חוזק (כמות פיזית). יחידות כוח. מַד כֹּחַ

כולנו רגילים בחיים להשתמש במילה כוח במונחים השוואתיים, לומר שגברים חזקים מנשים, טרקטור חזק יותר ממכונית, אריה חזק יותר מאנטילופה.

כוח בפיזיקה מוגדר כמדד לשינוי במהירות של גוף המתרחש כאשר גופים מקיימים אינטראקציה. אם כוח הוא מידה, ואנחנו יכולים להשוות את הפעלת כוחות שונים, אזי זו גודל פיזיקלי שניתן למדוד. באילו יחידות נמדד כוח?

יחידות כוח

לכבודו של הפיזיקאי האנגלי אייזק ניוטון, שערך מחקר עצום בטיב הקיום והשימוש בסוגים שונים של כוח, 1 ניוטון (1 N) מקובל כיחידת כוח בפיזיקה. מהו כוח של 1N?בפיזיקה, לא פשוט בוחרים יחידות מדידה, אלא עושים הסכם מיוחד עם אותן יחידות שכבר אומצו.

אנו יודעים מניסיון ומניסויים שאם גוף נמצא במנוחה וכוח פועל עליו, אז הגוף בהשפעת כוח זה משנה את מהירותו. בהתאם, למדידת הכוח, נבחרה יחידה שתאפיין את השינוי במהירות הגוף. ואל תשכח שיש גם מסת הגוף, שכן ידוע שבאותו כוח ההשפעה על עצמים שונים תהיה שונה. אנחנו יכולים לזרוק את הכדור רחוק, אבל אבן המרצפת תעוף משם למרחק הרבה יותר קצר. כלומר, בהתחשב בכל הגורמים, אנו מגיעים להגדרה שכוח של 1 N יופעל על הגוף אם גוף בעל מסה של 1 ק"ג בהשפעת כוח זה ישנה את מהירותו ב-1 m/s תוך שנייה אחת.

יחידת כבידה

אנו מתעניינים גם ביחידת הכובד. מכיוון שאנו יודעים שכדור הארץ מושך אליו את כל הגופים שעל פניו, אז יש כוח משיכה וניתן למדוד אותו. ושוב, אנו יודעים שכוח המשיכה תלוי במסה של הגוף. ככל שהמסה של הגוף גדולה יותר, כך כדור הארץ מושך אותו חזק יותר. זה נקבע בניסוי כוח הכבידה הפועל על גוף בעל מסה של 102 גרם הוא 1 N.ו-102 גרם זה בערך עשירית קילוגרם. וליתר דיוק, אם 1 ק"ג יחולק ל-9.8 חלקים, נקבל רק כ-102 גרם.

אם כוח של 1 N פועל על גוף במשקל 102 גרם, אזי כוח של 9.8 N פועל על גוף במשקל 1 ק"ג. האצת הנפילה החופשית מסומנת באות g. ו-g הוא 9.8 N/kg. זהו הכוח הפועל על גוף בעל מסה של 1 ק"ג, ומאיץ אותו כל שנייה ב-1 מ' לשנייה. מסתבר שגוף הנופל מגובה רב תופס מהירות גבוהה מאוד במהלך הטיסה. מדוע אם כן פתיתי שלג וטיפות גשם נופלות בצורה די רגועה? יש להם מסה קטנה מאוד, וכדור הארץ מושך אותם לעבר עצמו בצורה חלשה מאוד. והתנגדות האוויר עבורם די גבוהה, אז הם טסים לכדור הארץ עם לא מאוד גבוה, אלא באותה מהירות. אבל מטאוריטים, למשל, כאשר מתקרבים לכדור הארץ, זוכים למהירות גבוהה מאוד וכאשר הם נוחתים נוצר פיצוץ הגון, שתלוי בגודל ובמסה של המטאוריט, בהתאמה.

אנחנו כבר יודעים שגודל פיזיקלי שנקרא כוח משמש לתיאור האינטראקציה של גופים. בשיעור זה נבחן מקרוב את המאפיינים של כמות זו, יחידות הכוח והמכשיר המשמש למדידתה - בדינמומטר.

נושא: אינטראקציה של גופים

שיעור: יחידות כוח. מַד כֹּחַ

קודם כל, בואו נזכור מה זה כוח. כאשר גוף אחר פועל על גוף, פיזיקאים אומרים שכוח פועל על הגוף הזה מהגוף השני.

כוח הוא כמות פיזיקלית המאפיינת את פעולתו של גוף אחד על גוף אחר.

חוזק מסומן באות לטינית ו, ויחידת הכוח לכבודו של הפיזיקאי האנגלי אייזק ניוטון נקראת ניוטון(אנחנו כותבים באות קטנה!) ומסומן H (אנחנו כותבים אות גדולה, מאחר והיחידה קרויה על שם המדען). כך,

יחד עם הניוטון, משתמשים ביחידות כוח מרובות ותת-מרובות:

קילוניוטון 1 kN = 1000 N;

meganewton 1 MN = 1000000 N;

מילניוטון 1 mN = 0.001 N;

מיקרוניוטון 1 µN = 0.000001 N וכו'.

תחת פעולת כוח, מהירות הגוף משתנה. במילים אחרות, הגוף מתחיל לנוע לא אחיד, אלא מואץ. לייתר דיוק, מואץ באופן אחיד: עבור מרווחי זמן שווים, מהירות הגוף משתנה באופן שווה. בְּדִיוּק שינוי מהירותפיזיקאים משתמשים בגופים בהשפעת כוח כדי לקבוע את יחידת הכוח ב-1 N.

יחידות מדידה של כמויות פיזיקליות חדשות מתבטאות באמצעות מה שנקרא יחידות בסיסיות - יחידות מסה, אורך, זמן. במערכת SI, זהו הקילוגרם, המטר והשני.

תן, תחת פעולת כוח כלשהו, ​​את מהירות הגוף במשקל 1 ק"גמשנה את המהירות שלו 1 m/s לכל שנייה. את הכוח הזה לוקחים בשבילו 1 ניוטון.

ניוטון אחד (1 N) הוא הכוח שמתחתיו מסת הגוף 1 ק"ג משנה את המהירות שלו ל 1 m/s כל שנייה.

הוכח בניסוי שכוח הכבידה הפועל ליד פני כדור הארץ על גוף בעל מסה של 102 גרם הוא 1 N. המסה של 102 גרם היא בערך 1/10 ק"ג, או ליתר דיוק,

אבל זה אומר שלגוף עם מסה של 1 ק"ג, כלומר גוף גדול פי 9.8, יהיה כוח משיכה של 9.8 N ליד פני כדור הארץ. כך, כדי למצוא את כוח הכבידה הפועל על גוף של כל מסה, אתה צריך להכפיל את ערך המסה (בק"ג) במקדם, שמסומן בדרך כלל באות ז:

אנו רואים שמקדם זה שווה מספרית לכוח הכבידה, הפועל על גוף בעל מסה של 1 ק"ג. זה נושא את השם האצת כוח המשיכה . מקור השם קשור קשר הדוק להגדרה של כוח של 1 ניוטון. אחרי הכל, אם כוח של 9.8 N ולא 1 N פועל על גוף עם מסה של 1 ק"ג, אז בהשפעת כוח זה הגוף ישנה את מהירותו (יאיץ) לא ב-1 מ'/ש', אלא ב-9.8 ד'/שניות בכל שנייה. בתיכון, נושא זה ייבחן ביתר פירוט.

עכשיו אתה יכול לכתוב נוסחה המאפשרת לך לחשב את כוח הכבידה הפועל על גוף בעל מסה שרירותית M(איור 1).

אורז. 1. נוסחה לחישוב כוח המשיכה

כדאי לדעת שתאוצת הנפילה החופשית היא 9.8 N/kg רק על פני כדור הארץ ויורדת עם הגובה. לדוגמה, בגובה של 6400 ק"מ מעל כדור הארץ, הוא קטן פי 4. עם זאת, בעת פתרון בעיות, נזניח את התלות הזו. בנוסף, כוח הכבידה פועל גם על הירח ועל גרמי שמים אחרים, ועל כל גוף שמימי, להאצת הנפילה החופשית יש ערך משלה.

בפועל, לעתים קרובות יש צורך למדוד כוח. לשם כך, נעשה שימוש במכשיר הנקרא דינמומטר. הבסיס של דינמומטר הוא קפיץ שעליו מופעל כוח מדיד. לכל דינמומטר, בנוסף לקפיץ, יש סולם שבו ערכי הכוח נרשמו. אחד מקצוות הקפיץ מצויד בחץ, המציין בסולם איזה כוח מופעל על הדינמומטר (איור 2).

אורז. 2. מכשיר דינמומטר

בהתאם לתכונות האלסטיות של הקפיץ המשמש בדינמומטר (על קשיחותו), בפעולת אותו כוח, הקפיץ עשוי להתארך פחות או יותר. זה מאפשר ייצור של דינמומטרים עם מגבלות מדידה שונות (איור 3).

אורז. 3. דינמומטרים עם גבולות מדידה של 2 N ו- 1 N

ישנם דינמומטרים עם מגבלת מדידה של מספר קילוניוטונים ויותר. הם משתמשים בקפיץ בעל קשיחות גבוהה מאוד (איור 4).

אורז. 4. דינמומטר עם מגבלת מדידה של 2 kN

אם עומס מושעה מדינמומטר, ניתן לקבוע את מסת העומס על פי קריאות הדינמומטר. לדוגמה, אם דינמומטר עם עומס תלוי ממנו מראה כוח של 1 N, אז מסת העומס היא 102 גרם.

הבה נשים לב לעובדה שלכוח יש לא רק ערך מספרי, אלא גם כיוון. כמויות כאלה נקראות כמויות וקטוריות. לדוגמה, מהירות היא כמות וקטורית. כוח הוא גם גודל וקטור (אומרים גם שכוח הוא וקטור).

שקול את הדוגמה הבאה:

גוף בעל מסה של 2 ק"ג תלוי בקפיץ. יש צורך לתאר את כוח הכבידה שבו כדור הארץ מושך את הגוף הזה, ואת משקל הגוף.

נזכיר שכוח המשיכה פועל על הגוף, והמשקל הוא הכוח שבו הגוף פועל על המתלה. אם המתלה נייח, אז הערך המספרי וכיוון המשקל זהים לזה של כוח המשיכה. משקל, כמו כוח הכבידה, מחושב באמצעות הנוסחה המוצגת באיור. 1. יש להכפיל מסה של 2 ק"ג בתאוצת הנפילה החופשית של 9.8 N/ק"ג. עם חישובים לא מדויקים מדי, ההנחה של האצת הנפילה החופשית היא לרוב 10 N / kg. אז כוח הכבידה והמשקל יהיו שווים בערך ל-20 N.

כדי להציג את וקטורי הכבידה והמשקל באיור, יש צורך לבחור ולהראות באיור את קנה המידה בצורת קטע המתאים לערך כוח מסוים (לדוגמה, 10 N).

הגוף באיור מתואר ככדור. נקודת היישום של כוח הכבידה היא מרכז הכדור הזה. אנו מתארים את הכוח כחץ, שתחילתו ממוקמת בנקודת הפעלת הכוח. הבה נכוון את החץ אנכית כלפי מטה, מכיוון שכוח הכבידה מופנה לכיוון מרכז כדור הארץ. אורך החץ, בהתאם לסולם הנבחר, שווה לשני קטעים. ליד החץ אנו מתארים את האות , המציינת את כוח הכבידה. מכיוון שציינו את כיוון הכוח בשרטוט, מעל האות מניחים חץ קטן כדי להדגיש את מה שאנו מתארים. וֶקטוֹרגודל.

מכיוון שמשקל הגוף מוחל על הגימבל, אנו מניחים את תחילת החץ המייצג את המשקל בתחתית הגימבל. כאשר אנו מציירים, אנו מתבוננים גם בקנה המידה. לאחר מכן אנו מניחים את האות המציינת את המשקל, ולא נשכח לשים חץ קטן מעל האות.

הפתרון המלא של הבעיה ייראה כך (איור 5).

אורז. 5. פתרון רשמי לבעיה

שוב, שימו לב לעובדה שבבעיה הנזכרת לעיל, הערכים המספריים וכיווני הכבידה והמשקל התבררו זהים, אך נקודות היישום היו שונות.

ישנם שלושה גורמים שיש לקחת בחשבון בעת ​​חישוב והצגת כוח כלשהו:

הערך המספרי (מודלוס) של הכוח;

כיוון הכוח

נקודת הפעלת כוח.

כוח הוא גודל פיזיקלי המתאר את פעולתו של גוף אחד על גוף אחר. בדרך כלל זה מסומן באות ו. יחידת הכוח היא ניוטון. על מנת לחשב את ערך הכבידה, יש צורך לדעת את תאוצת הנפילה החופשית, אשר על פני כדור הארץ היא 9.8 N/kg. עם כוח כזה, כדור הארץ מושך גוף בעל מסה של 1 ק"ג. כאשר מתארים כוח, יש צורך לקחת בחשבון את ערכו המספרי, כיוון ונקודת היישום שלו.

בִּיבּלִיוֹגְרָפִיָה

  1. פרישקין א. ו. פיזיקה. 7 תאים - מהדורה 14, סטריאוטיפ. - M.: Bustard, 2010.
  2. Peryshkin A. V. אוסף בעיות בפיזיקה, 7-9 תאים: מהדורה 5, סטריאוטיפ. - M: Exam Publishing House, 2010.
  3. Lukashik V. I., Ivanova E. V. אוסף בעיות בפיזיקה לכיתות 7-9 של מוסדות חינוך. - מהדורה 17. - מ.: נאורות, 2004.
  1. אוסף יחיד של משאבים חינוכיים דיגיטליים ().
  2. אוסף יחיד של משאבים חינוכיים דיגיטליים ().
  3. אוסף יחיד של משאבים חינוכיים דיגיטליים ().

שיעורי בית

  1. Lukashik V. I., Ivanova E. V. אוסף בעיות בפיזיקה לכיתות ז'-ט' מס' 327, 335-338, 351.

כרטיסים למבחן בפיזיקה

כיתה 9

כרטיס מספר 1

תנועה מכנית. נָתִיב. מהירות, תאוצה.

מדידת הזרם דרך נגד והמתח על פניו, חישוב ההתנגדות של נגד תיל.

המשימה היא לחשב את כמות החום הנדרשת לחימום הגוף.

תנועה מכנית- שינוי במיקום הגוף במרחב ביחס לגופים אחרים לאורך זמן.

נָתִיב- אורך המסלול שבו הגוף נע במשך זמן מה. מסומן באות s ונמדד במטרים (מ). מחושב לפי הנוסחה

מְהִירוּתהוא כמות וקטור השווה ליחס בין הנתיב לזמן שבו עבר נתיב זה. קובע הן את מהירות התנועה והן את הכיוון שלה בזמן נתון. מסומן במכתב ʋ אוֹ

ונמדד במטרים לשנייה (). מחושב לפי הנוסחה

האצה בתנועה מואצת אחידההוא כמות וקטור השווה ליחס בין השינוי במהירות למרווח הזמן שבמהלכו התרחש שינוי זה. קובע את קצב שינוי המהירות בגודל ובכיוון. מסומן במכתב אאוֹ

ונמדד במטרים לשנייה בריבוע (). מחושב לפי הנוסחה

כרטיס מספר 2

תופעת האינרציה. החוק הראשון של ניוטון. חוזק והרכב כוחות. החוק השני של ניוטון.

מדידת זרם ומתח בחלקים שונים של המעגל עם חיבור סדרתי (מקביל) של מוליכים, ניתוח התוצאות.

המשימה של חישוב הלחות של האוויר.

התופעה של שמירה על מהירות הגוף בהיעדר פעולה של גופים אחרים נקראת אינרציה.

החוק הראשון של ניוטון: ישנן מסגרות התייחסות לגביהן גופים שומרים על מהירותם ללא שינוי אם הם לא מופעלים על ידי גופים אחרים.

נקראות מסגרות התייחסות שבהן מתקיים חוק האינרציה נרפה.

מסגרות התייחסות שבהן לא מתקיים חוק האינרציה - לא אינרטי.

כוח- כמות וקטורית. וזה מדד לאינטראקציה של גופים. מסומן במכתב ואוֹ

והוא נמדד בניוטון (N)

נקרא כוח שיוצר את אותה השפעה על הגוף כמו כמה כוחות הפועלים בו זמנית כתוצאה מכוחות אלו .

תוצאת הכוחות המכוונים לאורך קו ישר אחד בכיוון אחד מכוונת לאותו כיוון, והמודול שלו שווה לסכום המודולים של הכוחות המרכיבים.

תוצאת הכוחות המכוונים לאורך קו ישר אחד בכיוונים מנוגדים מופנית כלפי הכוח הגדול יותר בערך המוחלט, והמודול שלו שווה להפרש בין המודולים של הכוחות המרכיבים.

ככל שתוצאת הכוחות המופעלים על הגוף גדולה יותר, כך תגבר תאוצת הגוף. כאשר הכוח מצטמצם בחצי, גם התאוצה מצטמצמת לחצי, כלומר.

אומר, התאוצה שבה נע גוף בעל מסה קבועה עומדת ביחס ישר לכוח המופעל על גוף זה, וכתוצאה מכך מתרחשת תאוצה.

כאשר משקל הגוף מוכפל, התאוצה מצטמצמת בחצי, כלומר.

. אומר, התאוצה שבה גוף נע בכוח קבוע עומדת ביחס הפוך למסה של אותו גוף.

הקשר הכמותי בין מסת גוף, תאוצה ותוצאת הכוחות המופעלים על הגוף נקרא החוק השני של ניוטון.

החוק השני של ניוטון: האצת הגוף עומדת ביחס ישר לתוצאה המתקבלת כוחות המופעלים על הגוף וביחס הפוך למסה שלו.

מבחינה מתמטית, החוק השני של ניוטון מבוטא בנוסחה:

כרטיס מספר 3

החוק השלישי של ניוטון. דוֹפֶק. חוק שימור המומנטום. הסבר על הנעת סילון על פי חוק שימור המומנטום.

מדידת עוצמת הזרם העובר דרך הנורה, והמתח עליה, חישוב עוצמת הזרם החשמלי.

המשימה להרכיב את המשוואה של תגובה גרעינית.

החוק השלישי של ניוטון: הכוחות שבהם שני גופים פועלים זה על זה שווים בגודלם ומנוגדים בכיוון.

מבחינה מתמטית, החוק השלישי של ניוטון מתבטא באופן הבא:

מומנטום הגוף- כמות וקטור השווה למכפלת מסת הגוף ומהירותו. מסומן במכתב

ונמדד בקילוגרמים למטר לשנייה (). מחושב לפי הנוסחה -

חוק שימור המומנטום: סכום המומנטה של ​​הגופים לפני האינטראקציה שווה לסכום שלאחר האינטראקציה.

בואו ניקח בחשבון הנעת סילון המבוססת על תנועת בלון עם סילון אוויר שיוצא ממנו.

על פי חוק שימור המומנטום, התנע הכולל של מערכת המורכבת משני גופים חייב להישאר כפי שהיה לפני תחילת יציאת האוויר, כלומר. שווה לאפס. לכן הכדור מתחיל לנוע בכיוון המנוגד לסילון האוויר באותה מהירות שהתנע שלו שווה למודול תנע של סילון האוויר.

כרטיס מספר 4

כוח משיכה. נפילה חופשית. האצת כוח המשיכה. חוק הכבידה האוניברסלית.

מדידת עוצמת הזרם העובר דרך הנגד, והמתח על פניו, תוך ציור התלות של עוצמת הזרם במתח.

המשימה היא לקבוע את הטמפרטורה הסופית בעת ערבוב מים חמים וקרים.

כוח משיכה- הכוח שבו כדור הארץ מושך את הגוף לעצמו. מסומן

אוֹ

נפילה חופשית- תנועת גופים בהשפעת כוח הכבידה.

, ,

במקום נתון על פני כדור הארץ, כל הגופים, ללא קשר למסה ולמאפיינים פיזיים אחרים, נפילה חופשית באותה תאוצה.

תאוצה זו נקראת האצת נפילה חופשיתומסומן באות

או . זה

חוק הכבידה: כל שני גופים נמשכים זה לזה בכוח פרופורציונלי ישירות למסה של כל אחד מהם ובפרופורציה הפוך לריבוע המרחק ביניהם.

G - קבוע כבידה

G \u003d 6.67 10 -11 N m 2 / kg 2

כרטיס מספר 5

כוח אלסטי. הסבר על המכשיר ועקרון הפעולה של הדינמומטר. כוח החיכוך.

חיכוך בטבע ובטכנולוגיה.

תצפית על הפעולה המגנטית של זרם ישר. הקמת ניסויים איכותיים לחקר התלות של כיוון השדה המגנטי בכיוון וגודל הזרם.

המשימה של חישוב מסת הגוף לפי צפיפותו.

הכוח הנוצר בגוף כתוצאה מהדפורמציה שלו ונוטה להחזיר את הגוף למקומו המקורי נקרא כוח אלסטי. מסומן

. הוא נמצא על פי הנוסחה. .

מַד כֹּחַ- מכשיר למדידת כוח.

החלק העיקרי של הדינמומטר הוא קפיץ פלדה, אשר מקבל צורה שונה בהתאם לייעוד המכשיר. המכשיר של הדינמומטר הפשוט ביותר מבוסס על השוואה של כל כוח עם הכוח האלסטי של הקפיץ.

כאשר גוף אחד בא במגע עם אחר, מתרחשת אינטראקציה המונעת את התנועה היחסית שלהם, מה שנקרא חיכוך.והכוח המאפיין את האינטראקציה הזו נקרא כוח החיכוך.יש חיכוך סטטי, חיכוך החלקה וחיכוך מתגלגל.

ללא חיכוך המנוחה, לא אנשים ולא בעלי חיים יכלו ללכת על פני האדמה, כי. כשאנחנו הולכים, אנחנו דוחפים את הקרקע עם הרגליים. אם לא היה חיכוך, חפצים היו מחליקים מהידיים. כוח החיכוך עוצר את המכונית בעת בלימה, אך ללא חיכוך סטטי, היא לא תוכל להתחיל לנוע. במקרים רבים, החיכוך מזיק ויש לטפל בו. כדי להפחית את החיכוך, משטחי המגע נעשים חלקים, וביניהם מוכנס חומר סיכה. כדי להפחית את החיכוך של הצירים המסתובבים של מכונות וכלי מכונות, הם נתמכים על מיסבים.

כרטיס מספר 6

לַחַץ. לחץ אטמוספירה. חוק פסקל. חוק ארכימדס.

התבוננות בדרכים שונות להשגת זרם אינדוקציה. הגדרת ניסויים איכותיים, אך שינוי גודל וכיוון זרם האינדוקציה.

המשימה של חישוב עבודה מכנית.

אנחנו כבר יודעים שגודל פיזיקלי שנקרא כוח משמש לתיאור האינטראקציה של גופים. בשיעור זה נבחן מקרוב את המאפיינים של כמות זו, יחידות הכוח והמכשיר המשמש למדידתה - בדינמומטר.

נושא: אינטראקציה של גופים

שיעור: יחידות כוח. מַד כֹּחַ

קודם כל, בואו נזכור מה זה כוח. כאשר גוף אחר פועל על גוף, פיזיקאים אומרים שכוח פועל על הגוף הזה מהגוף השני.

כוח הוא כמות פיזיקלית המאפיינת את פעולתו של גוף אחד על גוף אחר.

חוזק מסומן באות לטינית ו, ויחידת הכוח לכבודו של הפיזיקאי האנגלי אייזק ניוטון נקראת ניוטון(אנחנו כותבים באות קטנה!) ומסומן H (אנחנו כותבים אות גדולה, מאחר והיחידה קרויה על שם המדען). כך,

יחד עם הניוטון, משתמשים ביחידות כוח מרובות ותת-מרובות:

קילוניוטון 1 kN = 1000 N;

meganewton 1 MN = 1000000 N;

מילניוטון 1 mN = 0.001 N;

מיקרוניוטון 1 µN = 0.000001 N וכו'.

תחת פעולת כוח, מהירות הגוף משתנה. במילים אחרות, הגוף מתחיל לנוע לא אחיד, אלא מואץ. לייתר דיוק, מואץ באופן אחיד: עבור מרווחי זמן שווים, מהירות הגוף משתנה באופן שווה. בְּדִיוּק שינוי מהירותפיזיקאים משתמשים בגופים בהשפעת כוח כדי לקבוע את יחידת הכוח ב-1 N.

יחידות מדידה של כמויות פיזיקליות חדשות מתבטאות באמצעות מה שנקרא יחידות בסיסיות - יחידות מסה, אורך, זמן. במערכת SI, זהו הקילוגרם, המטר והשני.

תן, תחת פעולת כוח כלשהו, ​​את מהירות הגוף במשקל 1 ק"גמשנה את המהירות שלו 1 m/s לכל שנייה. את הכוח הזה לוקחים בשבילו 1 ניוטון.

ניוטון אחד (1 N) הוא הכוח שמתחתיו מסת הגוף 1 ק"ג משנה את המהירות שלו ל 1 m/s כל שנייה.

הוכח בניסוי שכוח הכבידה הפועל ליד פני כדור הארץ על גוף בעל מסה של 102 גרם הוא 1 N. המסה של 102 גרם היא בערך 1/10 ק"ג, או ליתר דיוק,

אבל זה אומר שלגוף עם מסה של 1 ק"ג, כלומר גוף גדול פי 9.8, יהיה כוח משיכה של 9.8 N ליד פני כדור הארץ. כך, כדי למצוא את כוח הכבידה הפועל על גוף של כל מסה, אתה צריך להכפיל את ערך המסה (בק"ג) במקדם, שמסומן בדרך כלל באות ז:

אנו רואים שמקדם זה שווה מספרית לכוח הכבידה, הפועל על גוף בעל מסה של 1 ק"ג. זה נושא את השם האצת כוח המשיכה . מקור השם קשור קשר הדוק להגדרה של כוח של 1 ניוטון. אחרי הכל, אם כוח של 9.8 N ולא 1 N פועל על גוף עם מסה של 1 ק"ג, אז בהשפעת כוח זה הגוף ישנה את מהירותו (יאיץ) לא ב-1 מ'/ש', אלא ב-9.8 ד'/שניות בכל שנייה. בתיכון, נושא זה ייבחן ביתר פירוט.

עכשיו אתה יכול לכתוב נוסחה המאפשרת לך לחשב את כוח הכבידה הפועל על גוף בעל מסה שרירותית M(איור 1).

אורז. 1. נוסחה לחישוב כוח המשיכה

כדאי לדעת שתאוצת הנפילה החופשית היא 9.8 N/kg רק על פני כדור הארץ ויורדת עם הגובה. לדוגמה, בגובה של 6400 ק"מ מעל כדור הארץ, הוא קטן פי 4. עם זאת, בעת פתרון בעיות, נזניח את התלות הזו. בנוסף, כוח הכבידה פועל גם על הירח ועל גרמי שמים אחרים, ועל כל גוף שמימי, להאצת הנפילה החופשית יש ערך משלה.

בפועל, לעתים קרובות יש צורך למדוד כוח. לשם כך, נעשה שימוש במכשיר הנקרא דינמומטר. הבסיס של דינמומטר הוא קפיץ שעליו מופעל כוח מדיד. לכל דינמומטר, בנוסף לקפיץ, יש סולם שבו ערכי הכוח נרשמו. אחד מקצוות הקפיץ מצויד בחץ, המציין בסולם איזה כוח מופעל על הדינמומטר (איור 2).

אורז. 2. מכשיר דינמומטר

בהתאם לתכונות האלסטיות של הקפיץ המשמש בדינמומטר (על קשיחותו), בפעולת אותו כוח, הקפיץ עשוי להתארך פחות או יותר. זה מאפשר ייצור של דינמומטרים עם מגבלות מדידה שונות (איור 3).

אורז. 3. דינמומטרים עם גבולות מדידה של 2 N ו- 1 N

ישנם דינמומטרים עם מגבלת מדידה של מספר קילוניוטונים ויותר. הם משתמשים בקפיץ בעל קשיחות גבוהה מאוד (איור 4).

אורז. 4. דינמומטר עם מגבלת מדידה של 2 kN

אם עומס מושעה מדינמומטר, ניתן לקבוע את מסת העומס על פי קריאות הדינמומטר. לדוגמה, אם דינמומטר עם עומס תלוי ממנו מראה כוח של 1 N, אז מסת העומס היא 102 גרם.

הבה נשים לב לעובדה שלכוח יש לא רק ערך מספרי, אלא גם כיוון. כמויות כאלה נקראות כמויות וקטוריות. לדוגמה, מהירות היא כמות וקטורית. כוח הוא גם גודל וקטור (אומרים גם שכוח הוא וקטור).

שקול את הדוגמה הבאה:

גוף בעל מסה של 2 ק"ג תלוי בקפיץ. יש צורך לתאר את כוח הכבידה שבו כדור הארץ מושך את הגוף הזה, ואת משקל הגוף.

נזכיר שכוח המשיכה פועל על הגוף, והמשקל הוא הכוח שבו הגוף פועל על המתלה. אם המתלה נייח, אז הערך המספרי וכיוון המשקל זהים לזה של כוח המשיכה. משקל, כמו כוח הכבידה, מחושב באמצעות הנוסחה המוצגת באיור. 1. יש להכפיל מסה של 2 ק"ג בתאוצת הנפילה החופשית של 9.8 N/ק"ג. עם חישובים לא מדויקים מדי, ההנחה של האצת הנפילה החופשית היא לרוב 10 N / kg. אז כוח הכבידה והמשקל יהיו שווים בערך ל-20 N.

כדי להציג את וקטורי הכבידה והמשקל באיור, יש צורך לבחור ולהראות באיור את קנה המידה בצורת קטע המתאים לערך כוח מסוים (לדוגמה, 10 N).

הגוף באיור מתואר ככדור. נקודת היישום של כוח הכבידה היא מרכז הכדור הזה. אנו מתארים את הכוח כחץ, שתחילתו ממוקמת בנקודת הפעלת הכוח. הבה נכוון את החץ אנכית כלפי מטה, מכיוון שכוח הכבידה מופנה לכיוון מרכז כדור הארץ. אורך החץ, בהתאם לסולם הנבחר, שווה לשני קטעים. ליד החץ אנו מתארים את האות , המציינת את כוח הכבידה. מכיוון שציינו את כיוון הכוח בשרטוט, מעל האות מניחים חץ קטן כדי להדגיש את מה שאנו מתארים. וֶקטוֹרגודל.

מכיוון שמשקל הגוף מוחל על הגימבל, אנו מניחים את תחילת החץ המייצג את המשקל בתחתית הגימבל. כאשר אנו מציירים, אנו מתבוננים גם בקנה המידה. לאחר מכן אנו מניחים את האות המציינת את המשקל, ולא נשכח לשים חץ קטן מעל האות.

הפתרון המלא של הבעיה ייראה כך (איור 5).

אורז. 5. פתרון רשמי לבעיה

שוב, שימו לב לעובדה שבבעיה הנזכרת לעיל, הערכים המספריים וכיווני הכבידה והמשקל התבררו זהים, אך נקודות היישום היו שונות.

ישנם שלושה גורמים שיש לקחת בחשבון בעת ​​חישוב והצגת כוח כלשהו:

הערך המספרי (מודלוס) של הכוח;

כיוון הכוח

נקודת הפעלת כוח.

כוח הוא גודל פיזיקלי המתאר את פעולתו של גוף אחד על גוף אחר. בדרך כלל זה מסומן באות ו. יחידת הכוח היא ניוטון. על מנת לחשב את ערך הכבידה, יש צורך לדעת את תאוצת הנפילה החופשית, אשר על פני כדור הארץ היא 9.8 N/kg. עם כוח כזה, כדור הארץ מושך גוף בעל מסה של 1 ק"ג. כאשר מתארים כוח, יש צורך לקחת בחשבון את ערכו המספרי, כיוון ונקודת היישום שלו.

בִּיבּלִיוֹגְרָפִיָה

  1. פרישקין א. ו. פיזיקה. 7 תאים - מהדורה 14, סטריאוטיפ. - M.: Bustard, 2010.
  2. Peryshkin A. V. אוסף בעיות בפיזיקה, 7-9 תאים: מהדורה 5, סטריאוטיפ. - M: Exam Publishing House, 2010.
  3. Lukashik V. I., Ivanova E. V. אוסף בעיות בפיזיקה לכיתות 7-9 של מוסדות חינוך. - מהדורה 17. - מ.: נאורות, 2004.
  1. אוסף יחיד של משאבים חינוכיים דיגיטליים ().
  2. אוסף יחיד של משאבים חינוכיים דיגיטליים ().
  3. אוסף יחיד של משאבים חינוכיים דיגיטליים ().

שיעורי בית

  1. Lukashik V. I., Ivanova E. V. אוסף בעיות בפיזיקה לכיתות ז'-ט' מס' 327, 335-338, 351.

הוראה

ניתן לקבוע את חוזק השרירים באמצעות דינמומטרים בעיצובים שונים. חוזק שרירי היד נקבע על ידי הדינמומטר קולן. הדינמומטר מונח על כף היד ולוחץ באצבעות במאמץ מירבי. התוצאה על והיא אינדיקטור של חוזק. עם עמדות שונות של מפרק המרפק, כוחם של שרירי היד משתנה. הוא יהיה גבוה יותר במצב החופשי של מפרק המרפק עם זווית של 160-170 מעלות ביחס לכתף. במצב כפוף (10-15 מעלות), מחוון החוזק יקטן, ובמקסימום מורחב (190-200 מעלות) הוא יהפוך למינימלי. על פי מחקרים רבים, למרימי משקולות יש את מדדי הכוח הגבוהים ביותר. חוזק מרחבי תא המטען נמדד באמצעות דינמומטר ספסל. ניתן להשתמש בהגדרות דינמומטר מורכבות למדידת כמעט כל השרירים האנושיים הגדולים: מכופפי ירכיים ומרחיבים, שרירי כתפיים, מכופפי גזע וכו'. מכוני ספורט מצוידים בדינמומטרים לניטור דינמיקת הצמיחה של אינדיקטורים פיזיים.

בחדר הכושר, החוזק הדינמי של השרירים נקבע לפי הביצועים המקסימליים בתרגיל מסוים. במשקל כבד, הכוח מתגלה בשני תרגילים תחרותיים - מחטף ונקי ומטפטף. בפאוורליפטינג - לחיצת ספסל, סקוואט ודדליפט. העומס על השרירים בשני סוגים שונה, כי על מנת לבצע טלטלה, יש צורך גם לתת האצה לקליע, להראות כוח נפץ.

אם אתה לא חדש בהרמת משקולות ומבקר בקביעות בחדר הכושר לפחות, אז אתה יכול למדוד את החוזק הדינמי של השרירים בעצמך. ראשית, יש להתחמם היטב עם בר ריק (לעשות 10-12 חזרות), לאחר מכן להוסיף משקל בהדרגה ולהפחית את מספר החזרות. כאשר אתה מרגיש שמשקל המוט קרוב לגבול, בצע חזרה אחת והוסף עוד קצת דיסקים בכל גישה חדשה. הקפידו להשתמש בביטוח על תרגילים כמו סקוואט ולחיצת ספסל. הביטוח מבוצע על ידי ספורטאים מאומנים משני הצדדים. כשאתם עושים סקוואט ודדליפט, הקפידו לחגור חגורה ולשמור על גב ישר.

עצה שימושית

בהתאם לשעה ביום ולמצבו הגופני של אדם, אינדיקטורים לכוח עשויים להשתנות, כך שעדיף לבצע את הבדיקה בשעות היום לאחר 2-3 ימי מנוחה ממאמץ גופני.

המשקל בן אנושהוא אחד המאפיינים הפיזיים החשובים ביותר שלו. אחרי הכל, גם תת משקל וגם עודף משקל מובילים לבעיות בריאות לאורך זמן. כדי לחשב נכון את המשקל האופטימלי בן אנושיש לקחת בחשבון גורמים רבים ושונים. הכי חשוב זה להתחיל לעשות "עבודה על הטעויות" בתזונה ובאורח החיים כמה שיותר מהר.

אתה תצטרך

  • מאזניים, סטדיומטר

הוראה

הגישה המסורתית לחישוב משקל היא שימוש ביחסים מקובלים של גובה ומשקל. יש אחד שאומר לך מהו המשקל האופטימלי לגובה מסוים. הנוחות של זה היא שניתן לחשב את המשקל הנכון מאוד. ישנה גישה פשוטה אפילו יותר לחישוב המשקל התקין עבור בן אנושעל ידיו. זה מה שנקרא לורנץ.

ראשית אתה צריך צמיחה (עליך לעשות זאת בצורה מדויקת ככל האפשר, רצוי להשתמש במד גובה רפואי). חישוב המשקל האופטימלי באמצעות נוסחת לורנץ הוא הפשוט ביותר. צריך לקחת בן אנושמאה בסנטימטרים ומחסירים את ההפרש מערך זה (גובה בסנטימטרים "מינוס" 150) חלקי 2. כדי לפשט את חישוב המשקל האופטימלי ולא לטעות בחישובים, ניתן להשתמש בתוכנות מיוחדות. הממשק של אחד מהם מוצג באיור.