%d1%84%d0%b8%d0%b7%d0%b8%d0%ba%d0%b0 PNG, векторы, PSD и пнг для бесплатной загрузки
набор векторных иконок реалистичные погоды изолированных на прозрачной ба
800*800
Векторная иллюстрация мультфильм различных овощей на деревянном ба
800*800
вектор поп арт иллюстрацией черная женщина шопинг
800*800
чат комментарий образование синий значок на абстрактных облако сообщение
5556*5556
дизайн плаката премьера фильма кино с белым вектором экрана ба
1200*1200
вектор поп арт иллюстрацией черная женщина шопинг
800*800
Крутая музыка вечеринка певца креативный постер музыка Я Май Ба концерт вечер К
3240*4320
84 летие векторный дизайн шаблона иллюстрация
4083*4083
happy singing mai ba sing self indulgence happy singing
2000*2000
в первоначальном письме ба логотипа
1200*1200
ма дурга лицо индуистский праздник карта
5000*5000
b8 b 8 письма и номер комбинации логотипа в черном и gr
5000*5000
12 7 84 clean
2000*2000
84 года лента годовщина
5000*3000
абстрактные векторные 3d рендеринга редактируемые цифры 84 с прозрачным фоном
1200*1200
С Днем Пасхи 2021 84
1300*1300
asmaul husna 84
2020*2020
Муслимая молитва с фоном ka ba
1200*1200
номер 84 3d рендеринг
2000*2000
84 лет юбилея векторный дизайн шаблона illustra
4167*4167
84 года лента годовщина
5000*3000
номер 84 золотой шрифт
1200*1200
Лаба теплая крытая девочка и кошка пьют кашу la ba
3543*4724
84 летие векторный дизайн шаблона иллюстрация
4083*4083
laba festival la ba porridge вкусная еда зимой
3543*4724
84 дезинфицирующее средство дезинфицирующее средство
2000*2324
ba угол звезда голографическая радуга лазерная наклейка
1200*1200
al ba ith 99 ИМЯ АЛЛАХ
1200*1200
3d числа 84 в круге на прозрачном фоне
1200*1200
84 дезинфицирующее средство
2000*2000
витамин b b1 b2 b3 b4 b6 b7 b9 b12 значок логотипа холекальциферол золотой комплекс с химической формулой шаблон дизайна
1200*1200
глюк числа 84 вектор на прозрачном фоне
1200*1200
84 летний юбилей ленты
5000*3000
vietnam halong bay cat ba island inland river
1024*3653
84 дезинфицирующее средство
2000*2000
золото смешанное с зеленым в 3д числах 84
1200*1200
84 года празднования годовщины вектор шаблон дизайна иллюстрация
4187*4187
Апрель дураки jocking юмор 84
1300*1300
84 й годовщине векторный дизайн шаблона иллюстрация
4083*4083
текстура шрифт стиль золотой тип цифра 84
1200*1200
Векторный шрифт алфавит номер 84
1200*1200
84 летний юбилей ленты
5000*3000
84 лет коробки лента годовщина
5000*3000
wang ba nian jing do not listen carry a bear cartoon with pictures
1024*1369
84 дезинфицирующее средство
2000*2000
84 лет коробки лента годовщина
5000*3000
черный градиент 3d номер 84
1200*1200
dont listen wang ba nian jing fox expression pack
1024*1369
3d золотые числа 84 с галочкой на прозрачном фоне
1200*1200
ба конфеты шоколад
800*800
Марк Львовский.
Рисунки по физике. Все основные разделы Марк Львовский. Рисунки по физике. Все основные разделы| Рисунки по физике |
Все основные разделы
Механика
- Схема метода научного познания
- Основные физические величины
- Приставки к физическим величинам
- График равномерного движения
- Радиус-вектор материальной точки
- Определение положения точки
- Графическое описание движения
- Относительность движений
- Равноускоренное движение
- Скорость и ускорение
- Сила тяжести и вес тела
- Сила тяжести
- Сила упругости и сила тяжести
- Вес тела в ускоренно движущемся лифте. Невесомость
- Перегрузки
- Центростремительное ускорение
- Закон всемирного тяготения.
Ускорение Луны - Законы Кеплера
- Тангенциальное и нормальное ускорение
- 1, 2, 3-й законы Ньютона | 3-й закон Ньютона
- Иллюстрации к законам Ньютона
- Инертность тел
- Маятник Фуко
- Закон сохранения импульса
- Принцип реактивного движения | Реактивное движение
- Сегнерово колесо
- Работа в механике
- Работа силы тяжести
- Потенциальная, кинетическая и полная энергии
- Закон сохранения полной механической энергии
- Закон Паскаля | Гидростатический парадокс Паскаля
- Зависимость давления от высоты столба жидкости
- Опыт Торричелли. Измерение атмосферного давления
- Манометры 1) Жидкостный U-образный | 2) Деформационный
- Поршневой жидкостный насос
- Иллюстрация к закону Архимеда
- Условие плавания тел
- Измерение силы Архимеда
- Ареометр
- Гидравлическая машина (домкрат)
- Принцип действия рычага
- Рычаги I, II и III рода
- Пара сил
- Блок и ворот
- Принцип действия подвижного блока + анимация
- Клин и шуруп
- Наклонная плоскость
- Сила трения | Сила трения покоя
- Измерение силы трения
- Сила упругости и закон Гука
- График зависимости механического напряжения от относительного удлинения
- Результат взаимодействия тел
Сложение сил - Равнодействующая сил.
Лебедь, рак и щука
- Статика. Условия равновесия твёрдых тел
- Различные типы равновесия шара на опоре
- Подъёмная сила крыла
- Опыт Кавендиша
- Математический маятник. Действующие силы
- Свойства массы
- К опыту Майкельсона-Морли
Молекулярная физика
- Способы теплопередачи | Кипение воды | Анимация кипения
- Субъективность восприятия тепла и холода
- Шкалы температур Цельсия и Кельвина
- Макро- и микропараметры в термодинамике
- Определение размера молекул
- Силы взаимодействия частиц в веществе
- Опыт Штерна по измерению скорости молекул | Схема опыта Штерна
- Волосяной гигрометр 1 | Волосяной гигрометр 2 | Конденсационный гигрометр
- Работа в термодинамике
- Первый закон термодинамики
- Второй закон термодинамики
- Схема теплового двигателя | Анимации тепловых двигателей, zip арх. 3,2 Мб
- Цикл и формула Карно | 4 такта двигателя внутреннего сгорания
- Кристаллы | Ещё рисунки по молекулярной физике >>
Электродинамика и оптика
- Электроскоп
- Опыт и схема установки Кулона
- Электрическое поле точечных зарядов.
Закон Кулона - Электростатическое поле для 2-х зарядов “+” и “-“
- Силовые линии и эквипотенциали
- Поляризация полярных диэлектриков. Диполи
- Лейденская банка – первый конденсатор
- Силовые линии магнитного поля
- Явление элетромагнитной индукции
- ЭДС индукции, закон Фарадея. Правило правой руки и правило буравчика
- Иллюстрация к правилу Ленца
- ЭДС индукции в движущимся проводнике
- Движение проводника в магнитном поле
- Сила Лоренца для q>0 | Сила Лоренца для q
- Траектории движения заряженных частиц
- Сила Ампера, правило левой руки и правило буравчика
- Схема взаимодействия проводников с током
- Взаимодействие проводников с током | Опыт Эрстеда
- Магнитное поле катушки с током и магнита
- Магнитоэлектрический прибор | Гальванометр
- Схемы вольтметра и амперметра. Добавочное сопротивление и шунт
- Трансформатор | Сердечник с обмотками
- Электромагнит демонстрационный | Магнит со сверхпроводящей обмоткой
- Последовательное и параллельное соединение сопротивлений
- Мост Уинстона для измерения сопротивлений
- Магнитные полюса Земли
- Северное полярное сияние
- Электрический ток в газах | Электрический разряд в газах
- Несамостоятельный разряд в газе
- Электрическая дуга
- Вакуумный диод
- Ламповый триод
- Определение заряда электрона.
- Закон Фарадея для электролиза
- Дырочная и электронная проводимость
- Полупроводниковый диод
- Открытый колебательный контур
- Опыты Герца
- Радиоприёмник А.С. Попова | Когерер Бранли
- Амплитудно-модулированное колебание (АМК) и несущая
- Принцип радиосвязи. АМК
- Фигуры Лиссажу | Анимация фигуры Лиссажу
- Радиодетали | Схема транзисторного радиоприёмника
- Принцип гидролокации
- Пьезоэффект
- Ход лучей при отражении от плоского зеркала
- Образование тени и полутени
- Закон преломления света
- Полное внутреннее отражение света
- Полное отражение света в струе воды
- Полное отражение в световоде
- Построение изображения в линзе
- Дисперсия света | Нормальная и аномальная дисперсия
- Интерференция двух волн
- Интерференция света. Условия max и min
- Интерференция в тонких плёнках
- Дифракция сферической волны на отверстии
- Дифракционная решётка
- Поляризация света
- К вопросу о поляризации света
- Элетронно-лучевая трубка
- Взаимодействие катодных лучей с магнитным полем
- Катодные лучи
- Дифракция R-лучей на кристаллической решётке
- Шкала эектромагнитых волн 1 | Шкала эектромагнитых волн 2
Квантовая и ядерная физика.
- Фотоэффект. Схема опыта
- Фотоэлементы
- Спектры испускания и поглощения атомов
- Схема спектроскопа (спектрографа) | Ход лучей в спектрографе
- Тепловизор
- Устройство рубинового лазера
- Опыт Резерфорда по рассеянию альфа частиц
- Излучение атома водорода. Формула Бальмера
- Эффект Комптона
- Циклический ускоритель (циклотрон)
- Длина волны Де Бройля
- Изотопы атома водорода
- Альфа и бетта распад
- Опыт Резерфорда с альфа, бетта и гамма излучением
- Камера Вильсона | Пузырьковая камера Глейзера
- Треки частиц в пузырьковой камере Глейзера
- Схема полупроводникового гамма-спектрометра
- Схема открытия нейтрона
- Рождение пары электрон-позитрон
- Удельная энергия связи ядра
- Ядерные силы
- Основной закон радиактивного распада
- Дозиметры | Дозиметр-радиометр РКСБ-104
- Цепная ядерная реакция на ядрах урана
- Ядерный взрыв
- Термоядерная реакция
- Расширение Вселенной после Большого взрыва
- Эволюция звёзд
- Диаграмма Герцшпрунга-Рассела
- Двойная звезда | Столкновение галактик
- Взрыв сверхновой звезды и превращение её в пульсар
- Набор из 12 рисунков по астрофизике, zip 1 Мб
Таблицы по физике >>
Хорошо выполненные рисунки и анимации по физике
значительно облегчают понимание сути физических явлений!Webmaster – Марк Львовский, г.
Москва. E-mail: [email protected] Литература: Физика 7-11. Электронная библиотека наглядных пособий.
“Кирилл и Мефодий”, 2002-2003
Лебедь, рак и щука
Опыт Милликена-Иоффе
Астрофизика
Львовский М.Б. Рисунки по физике
Львовский М.Б. Рисунки по физике| Рисунки по физике |
| 115-116. Явление электромагнитной индукции |
Эффект Доплера
работы и флэш-ролики по физике| > |
Таблицы по физике >>
Учебные таблицы по физике >>
Комплект учебно-наглядных пособий по физике >>
Оборудование для школьного физического кабинета >>
Использованы рисунки из программ “Физика в картинках” и др.
источников
Хорошо выполненные рисунки и анимации по физике
значительно облегчают понимание сути физических явлений!
© Webmaster – Марк Львовский, г. Москва. E-mail: [email protected]
Рисунок посредством компьютерных технологий на уроках физики | Физика
Рисунок посредством компьютерных технологий на уроках физики
Автор: Бузакова Лидия Юрьевна
Организация: МБОУ СОШ №5 им. Кати Соловьяновой МО г-к Анапа
Населенный пункт: Краснодарский край, г-к Анапа
«Детская природа требует наглядности» К.Д. Ушинский
Это требование можно удовлетворить рисунком посредством компьютерных технологий, незаменимых в создании и проведении урока физики.
Тест «Рисуем физику» помогает сделать урок образным, с эстетически оформленным материалом.
Первая и главная цель рисунков – слайдов- сделать урок физики нагляднее и интереснее «Уйдем от скуки »- мой лозунг.
Вторая – помочь познать наиболее трудные и менее ярко изложенные в учебнике вопросы.
Третья – широко использовать аналогии, потому, что это один из плодотворных, общепризнанных методов преподавания, развивающий мышление.
Конкретно через этот фрагмент урока «Как работает радио?» отрабатываю понятия
– устройство радио
-колебательный контур
-конденсатор
-резонанс
-настройка радио
-модуляция
-детектирование
-свойства радиоволн
Провожу аналогию с уже имеющимися знаниями механических колебаний. Предлагаю учащимся: «Представьте себя на месте учеников. Решим игровой тест. Рисуем физику. Как работает радио?
1. Вопрос: «Как устроен радиоприемник?» (Незнайка удивлен устройством и начинает расспрашивать радиомастера, как звук без проводов достигает нас?)
Ответ: Простейший радиоприемник состоит:
- Колебательного контура, связанного
- с антенной, присоединённой к
- контуру цепи, состоящей из
- детектора
- конденсатора
- динамика-телефона.
2.Вопрос: Что является главным узлом в радиоприемнике и с чем можно сравнить его работу в механических часах.?
- Ответ: Рисунок “2” изображает колебательный контур- один из главных узлов радиоприёмника (радиомастер говорит, что “сердце радио” – контур из катушки индуктивности и конденсатора сродни этому узлу маятник часов).
3. Вопрос: Что такое конденсатор, и как он заряжается? Ответ: Конденсатор представляет собой два проводника в виде обкладок, разделенные слоем диэлектрика, толщина которого мала по сравнению с размерами проводника. Для зарядки конденсатора нужно присоединить его обкладки к полюсам аккумулятора. Заряды пластин одинаковы по численному значению, но противоположны по знаку. “3” рисунок-это образное отображение процесса зарядки конденсатора: знаки на его обкладках обозначают скопившиеся заряды.
4. Вопрос: Как действует колебательный контур? Ответ: При разрядке конденсатора через катушку индуктивности, в образовавшейся цепи возникают электрические колебания.
В процессе этих колебаний происходит периодическое превращение энергии электрического поля в энергию магнитного поля и наоборот энергии магнитного поля в энергию электрического поля.
Этот процесс сродни механическим колебаниям. Достаточно вывести систему из положения равновесия и маятник начнёт совершать колебания, кинетическая энергия превращается в потенциальную и наоборот. “4” рисунок поясняет действие колебательного контура (механизм его “качания”).
5. Вопрос: Благодаря какому явлению природы осуществляются дальняя радиосвязь?
Ответ: Благодаря коротким волнам от 10 см. до 100 м., которые распространяются на большие расстояния только за счет многократных отражений от ионосферы и поверхности Земли, можно осуществить радиосвязь на любых расстояниях между радиостанциями на Земле. На ограниченных расстояниях связь осуществляется на длительных волнах, больших 100 м. На расстояниях прямой видимости и связи с космическими кораблями используются ультракороткие волны, меньше 100 м.
“5’’рисунок- изображает множество разных радиоволн“ опутывающих” Землю.
6. Вопрос: Что называется резонансом?
Ответ: Явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний при равенстве частот вынуждающей силы и собственные частоты колебательной системы называется резонансом. “6”рисунок поясняет явление механического резонанса (каждая струна арфы откликается на свой звук).
7. Вопрос: Как настроить радиоприемник на нужную волну?
Ответ:“7”рисунок помогает понять процесс настройки колебательного контура в резонанс с определенной волной крутим ручку конденсатора и переключаем катушки индуктивности: добиваемся, чтобы собственная частота волны совпадала с волной нужной радиостанции , другие волны контур не пропускает: их частота не та и они “не нужны”.
8. Вопрос: Какие преобразования волн изображены на этом рисунке?
Ответ: “8” рисунок иллюстрирует превращение звуковых волн в колебания электрического тока и обратно.
“9” рисунок знакомит с процессом модуляции волн.
9. Вопрос: Что называется процессом модуляции? Ответ: Модуляция- это изменение высокочастотных колебаний (несущей частоты электромагнитных волн) с помощью электрических колебаний низкой (звуковой) частоты по амплитуде колебаний.
а) график колебаний высокой частоты, которую называют несущей частотой.
б) график колебаний звуковых частот, т.е модулирующих колебаний.
в) график модулированных по амплитуде колебаний.
10 Вопрос: Какая электромагнитная волна продемонстрирована?
Ответ: “10”рисунок знакомит с модулированной волной.
11. Вопрос: Что называется детектированием?
Ответ: Выделение из модулированных колебаний высокой частоты колебаний низкой частоты. Полученный в результате детектирования сигнал соответствует тому звуковому сигналу который действовал на микрофон передатчика.
«1 1» рисунок- аналогия процесса детектирования принятых электромагнитных волн (человек, по имени Детектор-Д.
топором отрубает отрицательные полупериоды принятых радиоволн.)
12. Вопрос: «Расскажите о детектировании через иллюстрацию?»
Ответ:“12”рисунок дает представление о
процессе разделения принятых приемником модулированных колебаний низкой и высокой частоты;
Высокочастотным колебаниям придумана в качестве аналога мать, низкочастотным – ребенок, поэтому модулированные колебания представлены у нас(справа) в виде потока женщин – пассажирок, несущих на руках своих детей.
В здании вокзала Д (детектор) происходит разделение потока: дети (низкочастотные колебания) продолжают свой путь прямо, а матери (высокочастотные колебания) сворачивают на перпендикулярную платформу.
13. Вопрос: Что можно сказать о проникающей способности радиоволн? У кого из слушателей: человека сидящего в открытом пространстве или человека в жилом железобетонном доме прием радиоволн лучше?
Ответ: лучше прием радиоволн у человека, сидящего в открытом пространстве, т.
к. радиоволны обладают свойствами:
- Поглощения различными диэлектриками.
- Отражения от металлических пластин.
- Преломления на границе диэлектрика.
Ответ:“12”рисунок дает представление о процессе
процессе разделения принятых приемником модулированных колебаний низкой и высокой частоты;
1. Высокочастотным колебаниям придумана в качестве аналога мать, низкочастотным – ребенок, поэтому модулированные колебания представлены у нас(справа) в виде потока женщин – пассажирок, несущих на руках своих детей.
В здании вокзала Д (детектор) происходит разделение потока: дети (низкочастотные колебания)продолжают свой путь прямо, а матери(высокочастотные колебания) сворачивают на перпендикулярную платформу.
13. Вопрос: Что можно сказать о проникающей способности радиоволн? У кого из слушателей: человека сидящего в открытом пространстве или человека в жилом железобетонном доме прием радиоволн лучше?
Ответ: лучше прием радиоволн у человека, сидящего в открытом пространстве, т.
к. радиоволны обладают свойствами:
1.Поглощения различными диэлектриками.
2.Отражения от металлических пластин.
3.Преломления на границе диэлектрика.
“13”рисунок показывает проникающую способность радиоволн.
После просмотра таких слайдов, ученик гарантированно лучше освоит новый материал.
Известно, что в среднем с помощью органов слуха, ученик усваивает 15% учебного материала, с помощью органов зрения – 25%, а в комбинации – усвоенным получается 65%.
Опубликовано: 26.04.2021
Вcтавка рисунков, таблиц, видео, звука :: Класс!ная физика
Вставка таблиц
1. Выбрать команду Вставка / Таблица или на панели инструментов Стандартная нажать кнопку Добавить таблицу.
2. В появившемся окне диалога Вставка таблицы установить число строк и столбцов и нажать ОК. 3. Заполнить таблицу и щелкнуть мышью вне поля таблицы.
4. Для форматирования таблицы ее необходимо выделить и выбрать команду Формат / Таблица, откроется окно диалога Формат таблицы.
Вставка рисунков
1. Выбрать команду Вставка / Рисунок. Далее можно выбрать: Картинки, Из файла, Со сканера и т.д.
2. На слайде будет отображаться выбранный рисунок или графический объект.
3. Для форматирования рисунка (автофигуры) ее необходимо выделить и выбрать команду Формат / Рисунок (автофигура), откроется окно диалога Формат рисунка (автофигуры).
Вставка видеоклипов
1. Выбрать команду Вставка / Фильмы и звук / Фильмы из коллекции картинок. Далее на панели Коллекция клипов в области задач можно выбрать клип и просмотреть его. Для этого необходимо навести указатель мыши на клип, и щелкнуть на кнопке раскрывающегося списка, из которого надо выбрать команду «Просмотр и свойства».
После просмотра клипа щелкните на кнопке Закрыть.
2. Для добавления выбранного клипа на слайд щелкните на клипе на панели.
Вставка звука
1. Откройте слайд, к которому требуется добавить музыку или звуковые эффекты.
2. В меню Вставка выберите пункт Фильмы и звук, а затем выполните одно из следующих действий, необходимое Вам:
1. Для вставки звукового файла – выберите команду Звук из файла, найдите папку, в которой содержится этот файл, и дважды щелкните нужный файл.
2. Для вставки звука из Коллекции картинок – выберите команду Звук из коллекции, найдите нужный клип и щелкните его для добавления на слайд.
3. Для записи с компакт-диска ь- выберите команду Запись с компакт-диска, найдите требуемый файл и дважды щелкните на нем.
Анимационные эффекты
Эффекты анимации могут применяться к текстам, рисункам, графикам и другим объектам.
Эффекты анимации текста можно применить к буквам, словам и абзацам.
Для добавления анимации применяются следующие команды: эффекты анимации и настройка анимации.
Готовые эффекты анимации могут применяться ко всем элементам выделенных слайдов или всех слайдов презентации.
Настройка анимации может применяться к отдельным элементам на слайде.
Эффекты анимации
1. Выберите нужные слайды в области Слайды.
2. В меню Показ слайдов выберите команду Эффекты анимации.
3. В области задач Дизайн слайда выберите из списка Применить к выделенным слайдам требуемый эффект анимации.
4. Если эффект анимации требуется применить ко всем слайдам, нажмите кнопку Применить ко всем слайдам.
Настройка анимации
1. В обычном режиме откройте слайд, в котором требуется применить анимацию.
2. Выберите объект для анимации.
3. В меню Показ слайдов выберите команду Настройка анимации.
4. В области задач Настройка анимации нажмите кнопку Добавить эффект и выберите нужный эффект из появившихся разделов: Вход, Выделение, Выход, Пути перемещения.
Другие страницы по теме «Как создать презентацию?»
Какой должна быть учебная презентация?
Основы работы с Mіcrosoft PowerPoint. Режимы просмотра
Способы создания презентаций
Оформление слайдов. Работа с текстом
Удаление, перестановка и добавление слайдов
Форматирование слайдов и образца слайдов и заголовков
Вставка рисунков, таблиц, видео, звука
«В конце 19 века о правилах уличного движения в столице и понятия не имели: ни правой, ни левой стороны не признавали; ехали, как кто хотел, сцеплялись, кувыркались…» -так писал о Москве писатель В. Гиляровский.
Первый механический семафор был установлен на углу Петровки и Кузнецкого моста в 1924 году.
Проезд считался закрытым, когда прикрепленная к невысокому столбу огромная стрела принимала горизонтальное положение. Автомобилям приходилось подолгу ждать своей очереди на перекрестке, к большому удовольствию извозчиков и их седоков, разглядывавших автомашины.
Механический семафор сменили милиционеры-регулировщики. У регулировщиков была своя форма: темно-зеленые фетровые шлемы и белые перчатки. Летом 1931 года на месте первого семафора установили первый светофор из белой жести с тремя цветными стеклами.
Еще через три года появились светофоры-автоматы, а в Дурасовском переулке был установлен светофор, регулировавший движение сразу на нескольких перекрестках.
О массе, силе, весе, рычаге и не только
- Участник: Вавилина Екатерина Анатольевна
- Руководитель: Завершинская Ирина Андреевна
В учебнике физики Перышкина А.В. за 7 класс в §19 мы найдем определение массы. Масса тела – это физическая величина, которая характеризует его инертность.
А в § 26 найдем определение веса. Вес тела – это сила, с которой тело вследствие притяжения к Земле действует на опору или подвес.
Масса измеряется в килограммах, а вес в ньютонах.
В 7 классе мы начали изучать физику по УМК Перышкина А.В.
Я спешила познакомиться с этой наукой, потому, что моя мама закончила физический факультет Куйбышевского государственного университета. Она всегда говорит, что физика – это очень интересно и очень увлекательно!
Сейчас я учусь в 9 классе, скоро экзамены. На ОГЭ, кроме математики и русского языка, я выбрала физику. Физика, действительно, очень интересная, увлекательная наука, но и сложная.
В повседневной жизни многие физические понятия используются неверно. Например, очень часто можно услышать: «Мой вес 40 килограмм» или «Этот тортик весит полкило». Но, вес и масса – это два разных понятия! Их нельзя путать.
В учебнике физики Перышкина А.В. за 7 класс в §19 мы найдем определение массы.
Масса тела – это физическая величина, которая характеризует его инертность.
А в § 26 найдем определение веса. Вес тела – это сила, с которой тело вследствие притяжения к Земле действует на опору или подвес.
Масса измеряется в килограммах, а вес в ньютонах.
Масса – это вещь постоянная. Массу можно изменить, если от тела, например, отломать кусочек. С весом все гораздо сложнее…
В 7 классе, до изучения второго закона Ньютона, в учебнике говорилось, что если тело и опора покоятся или движутся равномерно и прямолинейно, то вес тела равен силе тяжести и определяется по той же формуле:
P = Fт = mg
Но следовало учитывать, что «сила тяжести действует на тело, а значит, приложена к самому телу, а вес действует на опору или подвес, т.е. приложен к опоре».
А в § 2 для дополнительного чтения, мы впервые узнали, что такое невесомость.
В состоянии невесомости вес тела равен нулю, а сила тяжести, как и масса тела, нулю не равны.
Удивительно, но в момент прыжка, когда на нас действует только сила тяжести, а сопротивлением воздуха можно пренебречь, то наш вес равен нулю. Можно считать, что мы находимся в невесомости.
А вот в 9 классе в § 11 был введен второй закон Ньютона: ускорение тела прямо пропорционально равнодействующей сил, приложенных к телу, и обратно пропорционально его массе.
=
И поэтому, вес тела – это результат совместного решения двух уравнений, составленных в соответствии со вторым и третьим законами Ньютона.
Если тело лежит на неподвижной опоре относительно Земли, то на тело действуют сила тяжести направленная вертикально вниз, и сила нормального давления или сила реакции опоры. Силы, действующие на тело, уравновешивают друг друга. В соответствии с третьим законом Ньютона тело действует на опору с некоторой силой – весом, равной по модулю силе реакции опоры и направленной в противоположную сторону.
Т.е. вес численно равен силе тяжести, это как раз то, о чем мы говорили в 7 классе.
Если же наше тело, будет находиться в лифте, который движется с ускорением, то вес тела может быть больше или меньше силы тяжести. Результат зависит от направления ускорения.
Таким образом, в физике принято строгое различие понятий веса, силы тяжести и массы. С точки зрения физики, приходя на рынок и обращаясь к продавцу, следовало бы говорить: «Дайте, пожалуйста, десять ньютон клубники». Но все уже привыкли к слову вес, как синониму термина «масса».
Но очень важно понимать, что это вовсе не одно и то же!
Однако, массы некоторых тел очень большие. А человеку часто приходится поднимать, двигать тяжелые предметы. С давних пор человек применяет различные вспомогательные приспособления для облегчения своего труда.
В § 55-56 учебника физики для 7 класса мы познакомились с простыми механизмами и в частности – рычагом.
В нашем современном мире рычаги находят широкое применение как в природе, так и в повседневной жизни, созданной человеком. Практически любой механизм, преобразующий механическое движение, в том или ином виде использует рычаги.
С помощью рычагов три тысячи лет назад при строительстве пирамид в Древнем Египте передвигали и поднимали на большую высоту тяжелые каменные плиты.
Рычаги позволяю получить выигрыш в силе!
Рычаги встречаются в разных частях тела человека и животных. Это, например, конечности, челюсти. Много рычагов можно увидеть в теле насекомых и птиц.
Рычаги так же распространены и в быту. Это и водопроводный кран, и дверь, и различные кухонные приборы
Правило рычага лежит в основе действия рычажных весов, различного рода инструментов и устройств, применяемых там, где требуется выигрыш в силе или в расстоянии.
Рычаг – это твёрдое тело, которое может вращаться вокруг точки опоры.
Рычаг находится в равновесии, если сумма моментов сил равна нулю. Момент силы – это величина, равная произведению силы на плечо этой силы. M = Fl. Плечо – это кратчайшее расстояние от точки опоры, до линии, вдоль которой действует сила (перпендикуляр).
Различают рычаги 1 рода, в которых точка опоры располагается между точками приложения сил, и рычаги 2 рода, в которых точки приложения сил располагаются по одну сторону от опоры.
Среди рычагов 2 рода выделяют рычаги 3 рода, с точкой приложения «входящей» силы ближе к точке опоры, чем нагрузки, что даёт выигрыш в скорости и пути
Примеры: рычаги первого рода — детские качели (перекладина), ножницы; рычаги второго рода — тачка (точка опоры — колесо), приподнимание предмета ломом движением вверх; рычаги третьего рода — задняя дверь багажника или капот легковых автомобилей на гидравлических телескопических упорах, подъём кузова самосвала (с гидроцилиндром в центре), движение мышцами рук и ног человека и животных.
Рычаги очень часто встречаются в живой природе.
В скелете животных и человека все кости, имеющие некоторую свободу движения, являются рычагами.
- у человека – кости рук и ног, нижняя челюсть, череп, фаланги пальцев,
- у кошек рычагами являются подвижные когти;
- у многих рыб – шипы спинного плавника;
- у членистоногих – большинство сегментов их наружного скелета.
Рычажные механизмы скелета в основном рассчитаны на выигрыш в скорости при потере в силе. Особенно большие выигрыши в скорости получаются у насекомых.
Для осуществления полета крылья должны иметь особое расположение и возможность свободно двигаться. Крыло насекомых можно сравнить с двуплечим рычагом. Короткое плечо представлено его внутренней частью (основанием), которая скрыта под мембраной, а длинное располагается снаружи: собственно, эту видимую часть и принято считать крылом.
На внутренней поверхности экзоскелета, сразу под местом сочленения крыла с телом, находится плотный выступ, который называют плейральным столбиком; данная структура играет роль точки опоры при взмахе крыльев.
Также рычажный механизм есть у цветка шалфея. От оси у тычинок шалфейного цветка отходят два плеча: длинное и короткое. На конце длинного, изогнутого, как у коромысла, плеча висит пыльцевой мешочек. А короткое плечо сплющено, оно-то и закрывает вход в глубину цветка. Потянется шмель своим хоботком к нектару и обязательно толкнет короткое плечо. А оно тотчас приведет в движение длинное плечо – коромысло. То в свою очередь ударяет по спине шмеля своими пыльниками – вот и сработал рычаг.
В скелете животных и человека все кости, имеющие некоторую свободу движения, являются рычагами, например, у человека – кости конечностей, нижняя челюсть, череп, фаланги пальцев.
Однажды я увидела в журнале рисунок, который захотелось использовать для оформления стенгазеты.
Но рисунок был очень маленьким, а мне хотелось сохранить масштаб при увеличении его размеров. Я задумалась, как можно увеличить рисунок до нужных размеров. Оказывается, это можно сделать либо вручную «методом клеток», либо с помощью приборов: эпидиаскопа, или пантографа.
Пантограф (название происходит от двух греческих слов (pantos) – все и qrapho – пишу) – прибор в виде раздвижного шарнирного параллелограмма для перерисовки рисунков, чертежей, схем в другом (увеличенном или уменьшенном масштабе). В основе работы этого прибора тоже лежит рычаг. Важной особенностью пантографа является простота его конструкции и очень высокая «точность» скопированного изображения. Но купить пантограф в магазине оказалось делом не простым. Тогда я решила его изготовить самостоятельно.
Пантографы широко используются в технике.
Так одним из основных видов городского транспорта является трамвай. Большинство трамваев используют электротягу с подачей электроэнергии через воздушную контактную сеть с помощью токоприёмников, чаще всего токоприёмник изготовлен в виде пантографов.
Очень часто пантографы используют в мебели. В этом случае пантограф по представляет собой штангу с подъемным механизмом. Обеспечивая легкий доступ к верхнему ярусу, пантограф способствует более эффективному использованию внутреннего пространства шкафа и лучшей организации хранения вещей.
Практическая часть
Прежде чем изготовить пантограф, я изготовила качели – рычаги.
Качели с перемещаемым сиденьем
Всем известны обычные детские качели рычажного типа, когда 2 ребёнка садятся по разным концам качелей и качаются, поочерёдно отталкиваясь от земли ногами. Но дети бывают разного веса. И обычно лёгкий ребёнок сидит наверху, а тяжёлый перевешивает его. Последний должен больше работать ногами, чтобы качели хоть как-то качались. Чтобы уравнять работу обоих, можно сделать перемещаемое сиденье на конструкции качелей. Тогда в зависимости от веса ребёнка подбирается длина рычага и у обоих детей уравниваются возможности и количество отталкиваний от земли в единицу времени.
|
1 модель качелей из конструктора «ЛЕГО»:
|
2 модель:
|
3 модель: При перемещении сидения равновесие снова устанавливается
Изготовление пантографа
Воспользовавшись описанием изготовления пантографа с сайта «Мир самоделок»[5] я купила пластмассовые линейки, болты и гайки и изготовила свой пантограф.
Я изготовила анимационный материал, ссылка на который представлена: https://cloud.
mail.ru/home/ВавилинаЕА.mkv
Работая над этим материалом, я не только повторила основные законы, определения. Я узнала много нового о рычагах. Изготовила пантограф и научилась его использовать. Изготовила небольшой анимационный материал.
Пожалуй, самое удивительное, это то, что когда я начала свою работу над проектом для участия во Всероссийском заочном конкурсе для обучающихся «Я учу физику», посвящённого 115-летию А.В. Пёрышкина, я не знала что получится. Оказывается, физические явления вокруг нас словно цепляются друг за друга. Так и хочется сказать: «Все взаимосвязано! А физика самая интересная и увлекательная наука!»
Как сдать ЕГЭ по физике на высокие баллы и на что обратить внимание при подготовке
В Москве растет число выпускников, набравших больше 81 балла на экзамене по физике. В прошлом году они составляли 23% от всех участников. Как стать высокобалльником, на какие задания обратить внимание при подготовке и как избежать ошибок? На эти и другие вопросы отвечают председатель предметной комиссии ЕГЭ по физике города Москвы Татьяна Мельникова и ответственный секретарь предметной комиссии Лариса Капустина.
Полезная рассылка «Мела» два раза в неделю: во вторник и пятницу
Много ли выпускников сдают физику в качестве предмета по выбору?
В Москве процент выпускников, которые сдают физику в качестве предмета по выбору, год от года остается примерно на одном и том же уровне — около 18% (это от 10,5 до 11,5 тысячи человек). В основном ее выбирают мальчики, они составляют около 80% сдающих. А в целом по стране физике отдают предпочтение примерно 23–25% выпускников.
Чем ЕГЭ по физике будет отличаться от экзамена прошлого года?
В этом году изменения в экзамене небольшие. Во-первых, в вопросе 24 по астрономии не будет указываться, сколько именно правильных утверждений из пяти представленных надо выбрать. Но из логики оценивания следует, что их не может быть меньше двух или больше трёх.
Во-вторых, появилась ещё одна задача с развёрнутым ответом по механике. Она, в отличие от задачи по механике в задании 29, повышенного, а не высокого уровня сложности, и оценивается максимум в два балла.
Остальные задания с развёрнутым ответом по-прежнему оцениваются максимум в три балла.
Как эффективнее всего готовиться к экзамену?
Мы рекомендуем обратить внимание на задания из открытого банка ЕГЭ, представленные на сайте ФИПИ. Также при подготовке обязательно обратитесь к кодификатору ЕГЭ по физике. В нем приведены не только все элементы содержания, которые проверяются в экзаменационной работе, но и все формулы, которые понадобятся при выполнении задач.
Помните, что для всех заданий первой части ответом будет целое число или конечная десятичная дробь. Ответ записывайте в бланк ответов № 1 в тех единицах измерения, которые указаны в условии задачи.
При решении не забывайте пользоваться справочными материалами, указанными в начале контрольных измерительных материалов.
В задачах № 26 и № 27 иногда возникает необходимость в округлении результата. В этом случае в тексте задания указывается необходимая точность (например, «ответ округлите до десятых»).
В первой части есть задания повышенного уровня сложности на множественный выбор (задания № 5 по механике, № 11 по молекулярной физике и термодинамике и № 16 по электродинамике).
В них из пяти утверждений, описывающий физически процесс или опыт, необходимо выбрать два верных. Не спешите с выбором, внимательно проанализируйте каждое из утверждений, для проверки некоторых из них воспользуйтесь формулами. Одно из утверждений обычно найти несложно, оно лежит на поверхности и описывает простые свойства физического процесса. Поиск второго требует более детального анализа и осмысления, а иногда и некоторых расчетов.
Мы рекомендуем проверять свои знания в онлайн-сервисе «Мои достижения» Московского центра качества образования. Задачи с развернутым ответом проверяют эксперты, которые могут провести видеоконсультацию и объяснить, какие ошибки были допущены.
Насколько сложно получить высокие баллы на ЕГЭ по физике?
Для получения максимального балла на ЕГЭ нужно научиться выполнять задания с развернутым ответом (в этом году в экзаменационной работе их будет шесть). Всего за их правильное выполнение можно получить 17 баллов. Критерии оценивания можно найти в демонстрационном варианте.
При решении задачи № 27 необходимо записать рассуждения, указать физические явления и законы, а главное, четко сформулировать полный ответ. Как правило, цепочка логических рассуждений, необходимая для объяснения, содержит не менее трех звеньев. Стоит отметить, что, согласно критериям оценивания, при неверном ответе, даже при полностью верных рассуждениях, максимальная оценка за такое решение не превысит одного балла.
Для того чтобы получить максимально возможные три балла в задачах 29–32, вам необходимо:
- записать необходимые для решения формулы и физические законы;
- описать все буквенные обозначения физических величин, используемых в решении, за исключением констант и физических величин из условия задачи;
- сделать рисунок с указанием сил, действующих на тело, если это указано в условии;
- провести необходимые преобразования и расчеты, при этом допускается решение «по частям»;
- представить правильный ответ с указанием единиц измерения нужной величины.
Согласно критериям оценивания расчетных задач, отсутствие любого пункта из этого списка (рисунок, обозначения физических величин, математические преобразования и расчеты или ошибки в преобразованиях или расчетах, а также в указании единиц измерения) даже при правильном ответе снижает оценку на один балл.
Если же в решении всего одна ошибка в написании или применении физических формул или законов, оно не может быть оценено более чем в один балл.
Имейте в виду, что «авторское решение» не означает «единственно правильное». Ваше решение может быть принципиально другим
Например, очень часто задачу по механике можно решать из динамических и кинематических представлений, а можно — через законы сохранения энергии. Главное, чтобы решение соответствовало описанной в задаче ситуации и было доведено до конца без ошибок.
Какие ошибки чаще всего допускают ученики?
Всех участников ЕГЭ по физике условно можно разделить на четыре группы по уровню подготовки.
Первая — это выпускники с самым низким уровнем подготовки, то есть те, кто не достигает минимального балла (36). Они демонстрируют разрозненные знания и справляются лишь с некоторыми заданиями базового уровня, как правило, по механике и молекулярной физике. Таких в Москве в прошлом году было всего 3%.
Вторая группа, самая многочисленная, — это выпускники, набравшие от 36 до 60 итоговых баллов. В 2019 году в нее вошли 47% от всех сдающих экзамен. Эти выпускники справляются в основном с заданиями первой части, но не приступают ко второй. А если и приступают, то больше одной-двух формул не могут написать.
Для первой и второй групп типичная ошибка — слабое знание курса физики.
В третью группу входят выпускники, набравшие от 61 до 80 итоговых баллов. Это те, кого с удовольствием примут учиться на технические специальности. Таких выпускников в прошлом году было около 26%. Они весьма успешно выполняют задания первой части по всем разделам курса физики. Камнем преткновения для них, как правило, становятся графические задания на изменение физических величин в различных процессах по механике и электродинамике.
И в решении задач высокого уровня второй части они также не очень успешны. К решению некоторых они не приступают вовсе либо не доводят его до конца, споткнувшись о математику.
Четвертая группа — это высокобалльники, выпускники, набравшие от 81 до 100 баллов. Их с нетерпением ждут в лучших вузах Москвы. В прошлом году они составляли 23% от всех сдающих физику. Можно похвалить столицу: больше нигде нет такого большого процента высокобалльников! И самое главное — доля таких участников у нас год от года увеличивается. Ошибок они допускают крайне мало, в основном по невнимательности: в первой части не в тех единицах могут представить ответ, во второй части из-за кажущейся очевидности пропускают логически важные моменты преобразований или вычислений, могут забыть подставить единицы измерения, использовать не начальную формулу или закон, а сразу то, что получается в результате преобразований. Но критерии проверки едины по всей стране, и приходится за всё это снижать баллы.
С чем чаще всего у выпускников возникают сложности?
Три года назад в школу вернули преподавание астрономии, и в контрольных измерительных материалах по физике появился вопрос, на который, как показывает статистика, далеко не все выпускники могут дать правильный ответ.
Астрономии посвящён всего один вопрос во всей работе ЕГЭ, но за его верное выполнение можно получить два первичных балла, а это означает, что итоговых баллов может быть даже четыре
Чтобы успешно справиться с этим заданием, нужно посмотреть в кодификаторе раздел «Элементы астрофизики» и «Механика», где есть необходимые для астрономических вычислений формулы первой и второй космических скоростей. Некоторые сведения можно почерпнуть из справочных материалов.
Обратите внимание, что упор в астрономических заданиях делается не на проверку знания огромного количества данных, а на умение анализировать представленный в виде таблицы материал. Хотя кое-что помнить все же полезно. Например, что такое «одна астрономическая единица» и чему она равна.
Какие рекомендации вы можете дать учителям?
В период подготовки к экзамену очень важно не оставлять учеников, стараться систематическими занятиями поддерживать набранную форму, решать различные задачи. При этом важно не только оценивать «правильно — неправильно», но и разбирать ошибки, повторяя наиболее западающие темы курса физики.
Начиная с седьмого класса, когда идет изучение физики явлений, нужно чаще обращать внимание детей на мир вокруг нас и на место физических законов в нем.
А родителям выпускников?
Для выпускника в период подготовки к экзамену важно соблюдать распорядок дня, хорошо питаться, сочетать умственную и физическую нагрузку. Родители могут обеспечить ему все условия для этого.
Чтобы успешно сдать экзамен, нужно иметь не только хорошие знания, но и терпение, поэтому подготовка должна проходить в доброжелательной, спокойной атмосфере. Создать ее для ребенка — задача родителей.
Фото: Unsplash (Hannes Richter)
Чертеж диаграмм свободного тела
Диаграммы свободного тела – это диаграммы, используемые для отображения относительной величины и направления всех сил, действующих на объект в данной ситуации. Диаграмма свободного тела – это особый пример векторных диаграмм, которые обсуждались в предыдущем разделе. Эти диаграммы будут использоваться на протяжении всего нашего изучения физики.
Размер стрелки на диаграмме свободного тела отражает величину силы. Направление стрелки показывает направление действия силы.Каждая стрелка силы на диаграмме помечена, чтобы указать точный тип силы. Обычно на диаграмме свободного тела объект представляет собой прямоугольник и стрелку силы проводят от центра прямоугольника наружу в направлении, в котором действует сила. Пример диаграммы свободного тела показан справа
На приведенной выше диаграмме свободного тела показаны четыре силы, действующие на объект. Объекты , а не , обязательно всегда имеют четыре силы, действующие на них.Бывают случаи, когда количество сил, изображенных на диаграмме свободного тела, будет равно одному, двум или трем. Не существует жесткого правила относительно количества сил, которые должны быть изображены на диаграмме свободного тела. Единственное правило для рисования диаграмм свободного тела состоит в том, чтобы изобразить все силы, которые существуют для этого объекта в данной ситуации.
Таким образом, для построения диаграмм свободного тела чрезвычайно важно знать различные типы сил. Если вам дано описание физической ситуации, начните с использования вашего понимания типов сил, чтобы определить, какие силы присутствуют.Затем определите направление, в котором действует каждая сила. Наконец, нарисуйте прямоугольник и добавьте стрелки для каждой существующей силы в соответствующем направлении; пометьте каждую стрелку силы в соответствии с ее типом. При необходимости обратитесь к списку сил и их описанию, чтобы понять различные типы сил и их соответствующие символы.
Вы можете найти его в разделе Physics Interactives на нашем сайте. Интерактивная диаграмма свободного тела позволяет учащемуся попрактиковаться в определении сил, действующих на объект, и выразить такое понимание путем построения диаграммы свободного тела.
Примените метод, описанный в параграфе выше, для построения диаграмм свободного тела для различных ситуаций, описанных ниже.Ответы показаны и объяснены внизу этой страницы.
- Книга покоится на столе. Изобразите силы, действующие на книгу. Смотрите ответ.
- Гимнастка держится за перекладину, неподвижно подвешена в воздухе. Штанга поддерживается двумя веревками, прикрепленными к потолку. Изобразите силы, действующие на комбинацию гимнастки и перекладины. Смотрите ответ.
- Яйцо свободно падает из гнезда на дереве.Пренебрегайте сопротивлением воздуха. Изобразите силы, действующие на яйцо при его падении. Смотрите ответ.
- Белка-летяга скользит (нет крыло закрылков ) от дерева до земли с постоянной скоростью. Учитывайте сопротивление воздуха. Изобразите силы, действующие на белку. Смотрите ответ.
- К книге прилагается сила, направленная вправо, чтобы перемещать ее по столу с ускорением вправо. Учитывайте силы трения. Пренебрегайте сопротивлением воздуха.Изобразите силы, действующие на книгу. Смотрите ответ.
- К книге прилагается сила, направленная вправо, чтобы перемещать ее по столу с постоянной скоростью. Учитывайте силы трения. Пренебрегайте сопротивлением воздуха. Изобразите силы, действующие на книгу. Смотрите ответ.
- Студент колледжа кладет рюкзак на плечо. Рюкзак неподвижно подвешивается на одной лямке с одного плеча. Изобразите вертикальные силы, действующие на рюкзак. Смотрите ответ.
- Парашютист спускается с постоянной скоростью. Учитывайте сопротивление воздуха. Изобразите силы, действующие на парашютиста. Смотрите ответ.
- Сила приложена справа, чтобы тащить сани по рыхлому снегу с ускорением вправо. Пренебрегайте сопротивлением воздуха. Изобразите силы, действующие на салазки. Смотрите ответ.
- Футбольный мяч движется вверх к своему пику после того, как игрок загрузил .Пренебрегайте сопротивлением воздуха. Изобразите силы, действующие на футбольный мяч, когда он поднимается вверх к своей вершине. Смотрите ответ.
- Автомобиль движется вправо и снижает скорость. Пренебрегайте сопротивлением воздуха. Изобразите силы, действующие на автомобиль. Смотрите ответ.
Смотрите ответ. 
Смотрите ответ. Ответы
Здесь показаны ответы на вышеупомянутое упражнение. Если вы испытываете трудности с рисованием диаграмм свободного тела, вам следует об этом позаботиться.Продолжайте просматривать список сил и их описание, а также эту страницу, чтобы получить удобство при построении диаграмм свободного тела.
1. Книга покоится на столе. Диаграмма свободного тела для этой ситуации выглядит так:
Вернуться к вопросам
Вернуться к информации о диаграммах свободного тела
Возврат к онлайн-списку описаний сил
2.Гимнастка, держась за перекладину, неподвижно висит в воздухе. Штанга поддерживается двумя веревками, прикрепленными к потолку. Изобразите силы, действующие на комбинацию гимнастки и перекладины. Диаграмма свободного тела для этой ситуации выглядит так:
Вернуться к вопросам
Вернуться к информации о диаграммах свободного тела
Возврат к онлайн-списку описаний сил
3. Яйцо свободно падает из гнезда на дереве.Пренебрегайте сопротивлением воздуха. Диаграмма свободного тела для этой ситуации выглядит так:
Вернуться к вопросам
Вернуться к информации о диаграммах свободного тела
Возврат к онлайн-списку описаний сил
4.
Белка-летяга скользит (№ крыло закрылки ) от дерева до земли с постоянной скоростью. Учитывайте сопротивление воздуха. Диаграмма свободного тела для этой ситуации выглядит так:
Вернуться к вопросам
Вернуться к информации о диаграммах свободного тела
Возврат к онлайн-списку описаний сил
5.К книге прилагается сила, направленная вправо, чтобы перемещать ее по столу с ускорением вправо. Учитывайте силы трения. Пренебрегайте сопротивлением воздуха. Диаграмма свободного тела для этой ситуации выглядит так:
Вернуться к вопросам
Вернуться к информации о диаграммах свободного тела
Возврат к онлайн-списку описаний сил
6. К книге прилагается сила, направленная вправо, чтобы перемещать ее по столу с постоянной скоростью.Учитывайте силы трения. Пренебрегайте сопротивлением воздуха. Диаграмма свободного тела для этой ситуации выглядит так:
Вернуться к вопросам
Вернуться к информации о диаграммах свободного тела
Возврат к онлайн-списку описаний сил
7.
Студент колледжа кладет рюкзак на плечо. Рюкзак неподвижно подвешивается на одной лямке с одного плеча. Диаграмма свободного тела для этой ситуации выглядит так:
Вернуться к вопросам
Вернуться к информации о диаграммах свободного тела
Возврат к онлайн-списку описаний сил
8.Парашютист спускается с постоянной скоростью. Учитывайте сопротивление воздуха. Диаграмма свободного тела для этой ситуации выглядит так:
Вернуться к вопросам
Вернуться к информации о диаграммах свободного тела
Возврат к онлайн-списку описаний сил
9. Сила, приложенная вправо, чтобы тащить сани по рыхлому снегу с ускорением вправо. Пренебрегайте сопротивлением воздуха.Диаграмма свободного тела для этой ситуации выглядит так:
Вернуться к вопросам
Вернуться к информации о диаграммах свободного тела
Возврат к онлайн-списку описаний сил
10.
Футбольный мяч движется вверх к своей вершине после того, как игрок загрузил . Пренебрегайте сопротивлением воздуха. Диаграмма свободного тела для этой ситуации выглядит так:
Вернуться к вопросам
Вернуться к информации о диаграммах свободного тела
Возврат к онлайн-списку описаний сил
11.Автомобиль едет вправо и сбавляет скорость. Пренебрегайте сопротивлением воздуха. Диаграмма свободного тела для этой ситуации выглядит так:
Вернуться к вопросам
Вернуться к информации о диаграммах свободного тела
Возврат к онлайн-списку описаний сил
Рисование по физике | MIT Press
Рисунки и короткие эссе предлагают увлекательные и доступные объяснения ключевых идей в физике, от триангуляции до теории относительности и не только.
Люди пытались понять физическую вселенную с древних времен.
У Аристотеля было одно видение (царство небесных сфер совершенно), а у Эйнштейна – другое (все движения релятивистские). Чаще всего это различное понимание начинается с простого рисунка, предматематической картины реальности. Такие рисунки – скромный, но эффективный инструмент ремесла физиков, часть традиции мышления, преподавания и обучения, передаваемой на протяжении веков.В этой книге рисунки используются для понятного и увлекательного объяснения пятидесяти одной ключевой идеи физики. Дон Лемонс, профессор физики и автор нескольких книг по физике, сочетает короткие, элегантно написанные эссе с простыми рисунками, которые вместе передают важные концепции из истории физической науки.
Лимоны идут в хронологическом порядке, начиная с открытия Фалесом триангуляции, пифагорейского монокорда и объяснения баланса Архимеда. Он продолжает описание Леонардо «земного сияния» (призрачное сияние между рогами полумесяца), законов движения планет Кеплера и колыбели Ньютона (подвешенные стальные шары, демонстрирующие своими столкновениями, что для каждого действия всегда есть равное и противоположное реакция).
Достигнув двадцатого и двадцать первого веков, Лемонс объясняет фотоэлектрический эффект, атом водорода, общую теорию относительности, глобальный парниковый эффект, бозон Хиггса и многое другое. В эссе наука о рисунках помещается в исторический контекст, описывая, например, конфликт Галилея с Римско-католической церковью из-за его учения о том, что солнце является центром вселенной, связь между открытием электрических явлений и романтизмом Уильяма. Вордсворт и тень, брошенная Великой войной на открытие Эйнштейном теории относительности.
Читатели Drawing Physics с небольшим опытом в математике или физике скажут: «Теперь я вижу, а теперь понимаю».
Физика рисования: 2600 лет открытий от Фалеса до Хиггса (The MIT Press) (9780262035903): Лимоны, Дон С. Книги
Рисунки и короткие эссе предлагают увлекательные и доступные объяснения ключевых идей в физике, от триангуляции до теории относительности и т. Д. вне. Люди пытались понять физическую вселенную с древних времен.
У Аристотеля было одно видение (царство небесных сфер совершенно), а у Эйнштейна – другое (все движения релятивистские). Чаще всего это различное понимание начинается с простого рисунка, предматематической картины реальности. Такие рисунки – скромный, но эффективный инструмент ремесла физиков, часть традиции мышления, преподавания и обучения, передаваемой на протяжении веков. В этой книге рисунки используются для понятного и увлекательного объяснения пятидесяти одной ключевой идеи физики.Дон Лемонс, профессор физики и автор нескольких книг по физике, сочетает короткие, элегантно написанные эссе с простыми рисунками, которые вместе передают важные концепции из истории физической науки.
Лимоны идут в хронологическом порядке, начиная с открытия Фалесом триангуляции, пифагорейского монокорда и объяснения баланса Архимеда. Он продолжает описание Леонардо «земного сияния» (призрачное сияние между рогами полумесяца), законов движения планет Кеплера и колыбели Ньютона (подвешенные стальные шары, демонстрирующие своими столкновениями, что для каждого действия всегда есть равное и противоположное реакция).
Достигнув двадцатого и двадцать первого веков, Лемонс объясняет фотоэлектрический эффект, атом водорода, общую теорию относительности, глобальный парниковый эффект, бозон Хиггса и многое другое. В эссе наука о рисунках помещается в исторический контекст, описывая, например, конфликт Галилея с Римско-католической церковью из-за его учения о том, что солнце является центром вселенной, связь между открытием электрических явлений и романтизмом Уильяма. Вордсворт и тень, брошенная Великой войной на открытие Эйнштейном теории относительности.
Читатели Drawing Physics с небольшим опытом в математике или физике скажут: «Теперь я вижу, а теперь понимаю».
02. Рисование диаграмм движения в 1D
Слова, используемые физиками для описания движения объектов, определены выше. Однако научиться правильно использовать эти термины сложнее, чем просто запоминать определения. Чрезвычайно полезным инструментом для преодоления разрыва между обычным разговорным описанием ситуации и описанием физиков является диаграмма движения.
Диаграмма движения – это первый шаг в переводе словесного описания явления в описание физиков.
Начните со следующего словесного описания физической ситуации:
Водитель автомобиля, движущегося со скоростью 15 м / с, заметив красный свет в 30 м впереди, нажимает на тормоза своей машины до тех пор, пока она не останавливается прямо у перекрестка.
Определение положения по диаграмме движения
Диаграмму движения можно представить как фотографию физической ситуации с многократной экспозицией, при которой изображение объекта экспонируется на пленке через равные промежутки времени.(Вы могли видеть фотографии этого типа, сделанные с помощью стробоскопа.) Например, фотография описанной выше ситуации с мультиэкспозицией будет выглядеть примерно так:
Обратите внимание, что изображения автомобиля становятся ближе друг к другу ближе к концу его движения, потому что автомобиль проходит меньшее расстояние между одинаковыми по времени экспозициями.
В общем, при рисовании диаграмм движения лучше представлять объект как просто точку, если только фактическая форма объекта не передает некоторую интересную информацию.Таким образом, лучшая диаграмма движения будет:
Поскольку цель диаграммы движения – помочь нам описать движение автомобиля, необходима система координат. Помните, что для определения системы координат вы должны выбрать ноль, определить положительное направление и выбрать масштаб. В этом курсе мы всегда будем использовать метры в качестве шкалы положения, поэтому вы должны выбирать только ноль и положительное направление. Помните, что нет правильного ответа. Любая система координат так же верна, как и любая другая.
Выбор ниже указывает, что начальная позиция автомобиля является исходной точкой, а позиции справа от нее положительны.
Теперь мы можем описать положение автомобиля. Автомобиль стартует в нулевой позиции, а затем принимает положительные, увеличивающиеся позиции на протяжении всего оставшегося движения.
Определение скорости по диаграмме движения
Поскольку скорость – это изменение положения автомобиля в течение соответствующего интервала времени, и мы можем выбрать временной интервал в качестве интервала времени между экспозициями на нашей фотографии с множественной экспозицией, скорость – это просто изменение положения автомобиля. автомобиль “между точками.”Таким образом, стрелки (векторы) на приведенной ниже диаграмме движения представляют скорость автомобиля.
Теперь мы можем описать скорость автомобиля. Поскольку векторы скорости всегда указывают в положительном направлении, скорость всегда положительна. Автомобиль начинает с большой положительной скорости, которая постепенно снижается, пока скорость автомобиля не станет нулевой в конце движения.
Определение ускорения по диаграмме движения
Поскольку ускорение – это изменение скорости автомобиля в течение соответствующего временного интервала, и мы можем выбрать временной интервал в качестве временного интервала между экспозициями на нашей фотографии с множественной экспозицией, мы можем определить ускорение, сравнивая две последовательные скорости.
Изменение этих векторов скорости будет представлять ускорение.
Для определения ускорения,
- выберите два следующих друг за другом вектора скорости,
- нарисуйте их, начиная с одной и той же точки,
- создайте вектор (стрелка), который соединяет вершину первого вектора скорости с вершиной второго вектора скорости .
- Построенный вами вектор представляет ускорение.
Сравнение первого и второго векторов скорости приводит к вектору ускорения , показанному ниже:
Таким образом, ускорение указывает влево и, следовательно, отрицательно.Вы можете построить вектор ускорения в любой момент времени, но, надеюсь, вы видите, что до тех пор, пока векторы скорости продолжают указывать вправо и уменьшаться по величине, ускорение будет оставаться отрицательным.
Таким образом, с помощью диаграммы движения вы можете извлечь большой объем информации о положении, скорости и ускорении объекта.
Вы уже на пути к полному кинематическому описанию.
Поль Д’Алессандрис (Колледж Монро)
Использование Pysketcher для создания основных набросков физических задач
Базовый физический набросок
Теперь мы хотим сделать набросок простого маятника из физики, как показано на рисунке 8.Тело массой \ (m \) прикреплено к безмассовому жесткому стержню, который может вращаться вокруг точки, вызывая маятник колебаться.
Предлагаемый рабочий процесс:
сначала нарисуйте фигуру на листе бумаги и введите координату
система. Простая система координат показана на рисунке.
9. В код вводим переменные W и H для ширины и высоты фигуры (т.е.
систему координат) и откройте программу следующим образом:
из pysketcher import *
Н = 7.W = 6.
drawing_tool.set_coordinate_system (xmin = 0, xmax = W,
ymin = 0, ymax = H,
ось = True)
drawing_tool. set_grid (Истина)
drawing_tool.set_linecolor ('синий')
set_grid (Истина)
drawing_tool.set_linecolor ('синий')
Обратите внимание, что когда эскиз готов к «производству», мы (обычно)
установите axis = False , чтобы удалить систему координат, а также удалить
сетка, т.е. удалить или
закомментировать строку drawing_tool.set_grid (True) .
Также обратите внимание, что в этом примере мы по умолчанию позволяем всем линиям быть синими.
Рис. 8: Эскиз простого маятника.
Рисунок 9: Эскиз со вспомогательной системой координат.
Следующий шаг – ввести в эскиз переменные для ключевых величин.
Пусть L, – длина маятника, P – точка вращения, и пусть a – угол между маятником и вертикалью (измеряется в градусах).
Мы можем установить
L = 5 * H / 7 # длина P = (W / 6, 0.85 * H) # точка вращения a = 40 # угол
Будьте осторожны с целочисленным делением, если используете Python 2! К счастью, мы
началось с float объектов для W и H , поэтому выражения выше
безопасны.
Какие объекты нам нужны в этом скетче? Смотря на На рисунке 8 мы видим, что нам нужно
- вертикальная пунктирная линия
- дуга без текста, но пунктирная линия, обозначающая путь масса
- дуга с именем \ (\ theta \) для обозначения угла
- линия, здесь называемая стержень , от точки вращения до массы
- синий закрашенный круг, представляющий массу
- текст \ (m \), связанный с массой
- индикатор длины маятника \ (L \), отображаемый как строка с двумя наконечниками стрелок и текстом \ (L \)
- вектор гравитации с текстом \ (g \)
P до P минус длина \ (L \) в направлении \ (y \):по вертикали = линия (P, точка P (0, L))
Точка класса очень удобна: она превращает две свои координаты в
вектор, с которым мы можем вычислить, и поэтому является одним из самых
широко используемые объекты Pysketcher.
Путь массы - это дуга, которая может быть образована
Объект Pysketcher's Arc :
Первый аргумент P - это центральная точка, второй -
радиус ( L здесь), следующий аргумент - начальный угол, здесь
он начинается с -90 градусов, а следующий аргумент - угол
дуга, здесь .Для пути массы нам также понадобится объект дуги, но это
время со связанным текстом. Pysketcher имеет специализированный объект
для этой цели Arc_wText , так как размещение текста вручную может
быть несколько громоздким.
угол = Arc_wText (r '$ \ theta $', P, L / 4, -90, a, text_spacing = 1/30.)
Аргументы такие же, как для Arc выше, но первый желаемый.
текст. Не забудьте использовать необработанную строку, так как нам нужна греческая буква LaTeX
который содержит обратную косую черту.Аргумент text_spacing часто нужно настраивать. Рекомендуется
создать только несколько объектов перед рендерингом эскиза, а затем
регулируйте интервалы по мере продвижения.
Стержень - это просто леска от P до массы. Мы можем легко
вычислить положение массы из соображений базовой геометрии,
но проще и безопаснее искать эту точку в других объектах
если он уже вычислен. В данном случае
объект path сохранил свое начало и
конечные точки, поэтому путь .geometry_features () ['end'] - конечная точка
пути, который является положением массы. Поэтому мы можем
создайте стержень просто как линию от P до этой уже вычисленной конечной точки:
mass_pt = path.geometric_features () ['end'] стержень = Линия (P, масса_pt)
Масса представляет собой круг, залитый цветом:
масса = круг (центр = масса_pt, радиус = L / 20.) mass.set_filled_curves (цвет = 'синий')
Чтобы правильно разместить \ (m \), мы пройдем небольшое расстояние в направлении
стержень из центра круга.Для этого нам необходимо
вычислить направление. Проще всего это сделать, вычислив вектор
от P до центра круга и позвонив по номеру unit_vec , чтобы сделать
единичный вектор в этом направлении:
rod_vec = rod.
geometric_features () ['конец'] - \
rod.geometric_features () ['начало']
unit_rod_vec = unit_vec (стержень_vec)
mass_symbol = Текст ('$ m $', mass_pt + L / 10 * unit_rod_vec)
Опять же, расстояние L / 10 - это то, с чем нужно поэкспериментировать.
Следующий объект - мера длины с текстом \ (L \). Такая длина
меры представлены объектом Distance_wText Pysketcher.
Простая конструкция - сначала разместить эту меру длины вдоль
стержень, а затем переведите его на небольшое расстояние ( L / 15 ) в
нормальное направление стержня:
длина = Distance_wText (P, mass_pt, '$ L $') length.translate (L / 15 * точка (cos (радианы (a)), sin (радианы (a))))
Для этого перевода нам понадобится единичный вектор в нормальном направлении
стержня, что из геометрических соображений, заданных формулой
\ ((\ cos a, \ sin a) \), когда \ (a \) - угол маятника.В качестве альтернативы мы могли бы найти вектор нормали как вектор, который
нормально для unit_rod_vec : точек (-unit_rod_vec [1], unit_rod_vec [0]) .
Последний объект - это вектор силы тяжести, который так часто встречается.
в скетчах физики, что у Pysketcher есть готовый объект: Gravity ,
гравитация = сила тяжести (начало = P + точка (0,8 * L, 0), длина = L / 3)
Поскольку синий цвет по умолчанию для
линии, мы хотим, чтобы пунктирные линии (для по вертикали и по пути ) были черными
и с шириной линии 1.Эти свойства могут быть установлены по одному для каждого
объект, но мы также можем сделать небольшую вспомогательную функцию:
def set_dashed_thin_blackline (* объекты):
"" "Установить стиль линий объектов пунктирным, черным, шириной = 1." ""
для obj в объектах:
obj.set_linestyle ('пунктирный')
obj.set_linecolor ('черный')
obj.set_linewidth (1)
set_dashed_thin_blackline (вертикальный, путь)
Теперь все объекты на месте, осталось составить финальный рисунок и нарисуйте композицию:
fig = Состав (
{'тело': масса, 'стержень': стержень,
'vertical': вертикально, 'theta': угол, 'path': путь,
'g': гравитация, 'L': длина, 'm': символ_массы})
инжир. рисовать()
drawing_tool.display ()
drawing_tool.savefig ('маятник1')
рисовать()
drawing_tool.display ()
drawing_tool.savefig ('маятник1')
Схема тела
Теперь мы хотим изолировать массу и нарисовать все силы, которые на нее действуют. На рисунке 10 показан желаемый результат, но встроен в систему координат. Мы рассматриваем три типа сил: сила тяжести, сила со стороны стержень и сопротивление воздуха. Диаграмма тела является ключом к выводу уравнение движения, поэтому полезно добавить полезные математические величины, необходимые для вывода, такие как единичные векторы в полярных координатах. координаты.
Рис. 10: Диаграмма тела простого маятника.
Начнем с перечисления объектов в скетче:
- текст \ ((x_0, y_0) \), представляющий точку вращения
P - единичный вектор \ (\ boldsymbol {i} _r \) с текстом
- единичный вектор \ (\ boldsymbol {i} _ \ theta \) с текстом
- пунктирная вертикальная линия
- штриховая линия по стержню
- дуга с текстом \ (\ theta \)
- сила тяжести с текстом \ (mg \)
- сила в стержне с текстом \ (S \)
- сила сопротивления воздуха с текстом \ (\ sim | v | v \)
Единичные векторы в полярных координатах
может быть нарисован с помощью объекта Pysketcher Force , поскольку он имеет
стрелка с текстом. Первые три объекта можно сделать следующим образом: x0y0 = Текст ('$ (x_0, y_0) $', P + точка (-0,4, -0,1))
ir = Сила (P, P + L / 10 * unit_vec (rod_vec),
r '$ \ boldsymbol {i} _r $', text_pos = 'конец',
text_spacing = (0,015,0))
ith = Сила (P, P + L / 10 * unit_vec ((- rod_vec [1], rod_vec [0])),
r '$ \ boldsymbol {i} _ {\ theta} $', text_pos = 'конец',
text_spacing = (0.02,0.005))
Обратите внимание, что при настройке положения x0y0 используются абсолютные координаты, поэтому
если W или H изменяется в начале рисунка, измененная позиция
скорее всего не будет хорошо смотреться. Лучшим решением было бы выразить
измененное смещение точек (-0,4, -0,1) с точки зрения Вт и H .
Значения text_spacing в объектах Force также используют абсолютные
координаты.
Очень часто это намного удобнее при настройке
объекты и параметры глобального размера, такие как W и H , на практике
редко меняется, поэтому приведенное выше решение вполне типично.
Вертикальная пунктирная линия, штриховой стержень и дуга для \ (\ theta \) сделаны
rod_start = rod.geometric_features () ['start'] # Точка P
vertical2 = Линия (rod_start, rod_start + point (0, -L / 3))
set_dashed_thin_blackline (vertical2)
set_dashed_thin_blackline (стержень)
angle2 = Arc_wText (r '$ \ theta $', rod_start, L / 6, -90, a,
text_spacing = 1/30.)
Обратите внимание, как мы повторно используем ранее определенный объект стержень .
Силы построены, как показано ниже.
mg_force = Сила (mass_pt, mass_pt + L / 5 * точка (0, -1),
'$ mg $', text_pos = 'конец')
Rod_force = Сила (mass_pt, mass_pt - L / 3 * unit_vec (rod_vec),
'$ S $', text_pos = 'конец',
text_spacing = (0,03, 0,01))
air_force = Force (mass_pt, mass_pt -
L / 6 * unit_vec ((rod_vec [1], -rod_vec [0])),
'$ \ sim | v | v $', text_pos = 'конец',
text_spacing = (0,04,0,005))
Обратите внимание, что сила сопротивления воздуха направлена перпендикулярно к
стержня, поэтому мы строим единичный вектор в этом направлении прямо из
вектор rod_vec .
Все объекты на месте, и мы можем составить фигуру, которую нужно нарисовать:
body_diagram = Состав (
{'mg': mg_force, 'S': rod_force, 'rod': стержень,
'vertical': vertical2, 'theta': angle2,
'body': масса, 'm': mass_symbol})
body_diagram ['air'] = air_force
body_diagram ['ir'] = ir
body_diagram ['ith'] = ith
body_diagram ['origin'] = x0y0
Здесь мы показываем, что мы можем начать с композиции как словарь, но (как и в обычных словарях Python) добавить новые элементы позже, когда это необходимо.
Анимированная диаграмма тела
Мы хотим сделать диаграмму анимированного тела, чтобы мы могли видеть, как силы развиваются во времени согласно движению. Это означает, что мы должны связать эскиз на каждом временном уровне с численным решением для движение маятника.
Функция для рисования схемы кузова
Предыдущая плоская программа для создания эскизов маятника не работает.
подходит, когда мы хотим сделать набросок в разных точках
со временем, т.
е., для множества разных углов, которые маятник делает
с вертикалью. Поэтому нам нужно нарисовать диаграмму тела в
функция, в которой угол является параметром. Также поставляем массивы
содержащие (вычисленные численно) значения угла \ (\ theta \) и
силы на разных временных уровнях, плюс желаемый момент времени и уровень
для этого конкретного эскиза:
из pysketcher import *
Н = 15.
W = 17.
drawing_tool.set_coordinate_system (xmin = 0, xmax = W,
ymin = 0, ymax = H,
ось = ложь)
маятник def (theta, S, mg, drag, t, time_level):
drawing_tool.set_linecolor ('синий')
импортная математика
a = math.degrees (theta [time_level])
L = 0,4 * H # длина
P = (W / 2, 0,8 * H) # точка вращения
вертикальный = линия (P, точка P (0, L))
путь = Дуга (P, L, -90, a)
угол = Arc_wText (r '$ \ theta $', P, L / 4, -90, a, text_spacing = 1/30.)
mass_pt = path.geometric_features () ['конец']
стержень = Линия (P, масса_pt)
масса = круг (центр = масса_pt, радиус = L / 20. )
mass.set_filled_curves (цвет = 'синий')
rod_vec = rod.geometric_features () ['конец'] - \
стержень.geometry_features () ['начало']
unit_rod_vec = unit_vec (стержень_vec)
mass_symbol = Текст ('$ m $', mass_pt + L / 10 * unit_rod_vec)
length = Distance_wText (P, mass_pt, '$ L $')
# Индикация длины смещения
length.translate (L / 15 * точка (cos (радианы (a)), sin (радианы (a))))
гравитация = гравитация (начало = P + точка (0,8 * L, 0), длина = L / 3)
def set_dashed_thin_blackline (* объекты):
"" "Установить стиль линий объектов пунктирным, черным, шириной = 1." ""
для obj в объектах:
obj.set_linestyle ('пунктирный')
объектset_linecolor ('черный')
obj.set_linewidth (1)
set_dashed_thin_blackline (вертикальный, путь)
fig = Композиция (
{'тело': масса, 'стержень': стержень,
'vertical': вертикально, 'theta': угол, 'path': путь,
'g': гравитация, 'L': длина})
# fig. draw ()
# drawing_tool.display ()
# drawing_tool.savefig ('tmp_pendulum1')
drawing_tool.set_linecolor ('черный')
rod_start = rod.geometric_features () ['start'] # Точка P
vertical2 = Линия (rod_start, rod_start + point (0, -L / 3))
set_dashed_thin_blackline (vertical2)
set_dashed_thin_blackline (стержень)
angle2 = Arc_wText (r '$ \ theta $', rod_start, L / 6, -90, a,
text_spacing = 1/30.)
величина = 1,2 * L / 2 # длина единицы силы на рисунке
force = mg [time_level] # константа (масштабированное уравнение: около 1)
сила * = величина
mg_force = Force (mass_pt, mass_pt + force * point (0, -1),
'', text_pos = 'конец')
force = S [time_level]
сила * = величина
rod_force = сила (mass_pt, mass_pt - сила * unit_vec (rod_vec),
'', text_pos = 'конец',
text_spacing = (0,03, 0,01))
force = drag [time_level]
сила * = величина
#print ('drag (% g) =% g'% (t, drag [time_level]))
air_force = Force (mass_pt, mass_pt -
force * unit_vec ((rod_vec [1], -rod_vec [0])),
'', text_pos = 'конец',
text_spacing = (0. 04,0.005))
body_diagram = Состав (
{'mg': mg_force, 'S': rod_force, 'air': air_force,
'стержень': стержень,
'vertical': vertical2, 'theta': angle2,
'масса тела})
x0y0 = Текст ('$ (x_0, y_0) $', P + точка (-0.4, -0.1))
ir = Сила (P, P + L / 10 * unit_vec (rod_vec),
r '$ \ boldsymbol {i} _r $', text_pos = 'конец',
text_spacing = (0,015,0))
ith = Сила (P, P + L / 10 * unit_vec ((- rod_vec [1], rod_vec [0])),
r '$ \ boldsymbol {i} _ {\ theta} $', text_pos = 'конец',
text_spacing = (0.02,0.005))
#body_diagram ['ir'] = ir
#body_diagram ['ith'] = ith
#body_diagram ['origin'] = x0y0
drawing_tool.erase ()
body_diagram.draw (подробный = 0)
# drawing_tool.display ('Диаграмма тела')
drawing_tool.savefig ('tmp_% 04d.png'% time_level, crop = False)
# Без кадрирования: иначе фильмы будут очень странными
)
mass.set_filled_curves (цвет = 'синий')
rod_vec = rod.geometric_features () ['конец'] - \
стержень.geometry_features () ['начало']
unit_rod_vec = unit_vec (стержень_vec)
mass_symbol = Текст ('$ m $', mass_pt + L / 10 * unit_rod_vec)
length = Distance_wText (P, mass_pt, '$ L $')
# Индикация длины смещения
length.translate (L / 15 * точка (cos (радианы (a)), sin (радианы (a))))
гравитация = гравитация (начало = P + точка (0,8 * L, 0), длина = L / 3)
def set_dashed_thin_blackline (* объекты):
"" "Установить стиль линий объектов пунктирным, черным, шириной = 1." ""
для obj в объектах:
obj.set_linestyle ('пунктирный')
объектset_linecolor ('черный')
obj.set_linewidth (1)
set_dashed_thin_blackline (вертикальный, путь)
fig = Композиция (
{'тело': масса, 'стержень': стержень,
'vertical': вертикально, 'theta': угол, 'path': путь,
'g': гравитация, 'L': длина})
# fig.
draw ()
# drawing_tool.display ()
# drawing_tool.savefig ('tmp_pendulum1')
drawing_tool.set_linecolor ('черный')
rod_start = rod.geometric_features () ['start'] # Точка P
vertical2 = Линия (rod_start, rod_start + point (0, -L / 3))
set_dashed_thin_blackline (vertical2)
set_dashed_thin_blackline (стержень)
angle2 = Arc_wText (r '$ \ theta $', rod_start, L / 6, -90, a,
text_spacing = 1/30.)
величина = 1,2 * L / 2 # длина единицы силы на рисунке
force = mg [time_level] # константа (масштабированное уравнение: около 1)
сила * = величина
mg_force = Force (mass_pt, mass_pt + force * point (0, -1),
'', text_pos = 'конец')
force = S [time_level]
сила * = величина
rod_force = сила (mass_pt, mass_pt - сила * unit_vec (rod_vec),
'', text_pos = 'конец',
text_spacing = (0,03, 0,01))
force = drag [time_level]
сила * = величина
#print ('drag (% g) =% g'% (t, drag [time_level]))
air_force = Force (mass_pt, mass_pt -
force * unit_vec ((rod_vec [1], -rod_vec [0])),
'', text_pos = 'конец',
text_spacing = (0.
04,0.005))
body_diagram = Состав (
{'mg': mg_force, 'S': rod_force, 'air': air_force,
'стержень': стержень,
'vertical': vertical2, 'theta': angle2,
'масса тела})
x0y0 = Текст ('$ (x_0, y_0) $', P + точка (-0.4, -0.1))
ir = Сила (P, P + L / 10 * unit_vec (rod_vec),
r '$ \ boldsymbol {i} _r $', text_pos = 'конец',
text_spacing = (0,015,0))
ith = Сила (P, P + L / 10 * unit_vec ((- rod_vec [1], rod_vec [0])),
r '$ \ boldsymbol {i} _ {\ theta} $', text_pos = 'конец',
text_spacing = (0.02,0.005))
#body_diagram ['ir'] = ir
#body_diagram ['ith'] = ith
#body_diagram ['origin'] = x0y0
drawing_tool.erase ()
body_diagram.draw (подробный = 0)
# drawing_tool.display ('Диаграмма тела')
drawing_tool.savefig ('tmp_% 04d.png'% time_level, crop = False)
# Без кадрирования: иначе фильмы будут очень странными
Уравнения движения и сил
Моделирование движения маятника удобнее всего проводить в
полярные координаты, с тех пор неизвестная сила в стержне отделяется
из уравнения, определяющего движение \ (\ theta (t) \).
2 + \ соз \ тета \ tp
\ tag {7}
\ end {уравнение}
$$ Также можно вычислить безразмерную силу сопротивления воздуха: $$
\ begin {уравнение}
- \ альфа | \ омега | \ омега \ tp
\ tag {8}
\ end {уравнение}
$$ Поскольку мы масштабировали силу \ (S \) на \ (mg \), \ (mg \) является естественной шкалой силы,
и тогда сама сила \ (mg \) равна единице.
Обновив \ (\ omega \) в первом уравнении, мы можем использовать метод Эйлера-Кромера схема на Odespy (все остальные схемы не зависят от того, Сначала идет уравнение \ (\ theta \) или \ (\ omega \)).
Численное решение
Подходящим решателем является
def simulate_pendulum (alpha, theta0, dt, T):
импортная одеспия
def f (u, t, альфа):
омега, тета = и
вернуть [-alpha * omega * abs (omega) - sin (theta),
омега]
импортировать numpy как np
Nt = int (круглый (T / float (dt)))
t = np.linspace (0, Nt * dt, Nt + 1)
solver = odespy.RK4 (f, f_args = [альфа])
solver. set_initial_condition ([0, theta0])
u, t = solver.solve (t,
terminate = лямбда u, t, n: abs (u [n, 1]) <1E-3)
омега = и [:, 0]
тета = и [:, 1]
S = омега ** 2 + np.cos (тета)
перетащить = -alpha * np.abs (омега) * омега
вернуть т, тета, омега, S, перетащить
set_initial_condition ([0, theta0])
u, t = solver.solve (t,
terminate = лямбда u, t, n: abs (u [n, 1]) <1E-3)
омега = и [:, 0]
тета = и [:, 1]
S = омега ** 2 + np.cos (тета)
перетащить = -alpha * np.abs (омега) * омега
вернуть т, тета, омега, S, перетащить
Анимация
Наконец, мы можем пройти по временному массиву и нарисовать диаграмму тела
на каждом временном уровне. Полученные эскизы сохраняются в файлы tmp_% 04d.png , и эти файлы можно объединить в видео:
def animate ():
# Очистить старые файлы сюжета
import os, glob
для имени файла в glob.glob ('tmp _ *. png') + glob.glob ('movie. *'):
os.remove (имя файла)
# Решить проблему
из математического импорта Пи, радианы, градусы
импортировать numpy как np
альфа = 0,4
период = 2 * пи
T = 12 * период
dt = период / 40
а = 70
theta0 = радианы (а)
t, theta, omega, S, drag = simulate_pendulum (alpha, theta0, dt, T)
мг = нп. единицы (размер S.)
# Визуализируйте силу сопротивления в 5 раз больше
перетащить * = 5
print ('ПРИМЕЧАНИЕ: сила сопротивления увеличена в 5 раз !!')
# Рисуем анимацию
время импорта
для time_level, t_ в enumerate (t):
маятник (theta, S, mg, drag, t_, time_level)
time.sleep (0,2)
# Сделать видео
prog = 'ffmpeg'
filename = 'tmp_% 04d.png'
кадров в секунду = 6
codecs = {'flv': 'flv', 'mp4': 'libx264',
'webm': 'libvpx', 'ogg': 'libtheora'}
для ext в кодеках:
lib = кодеки [ext]
cmd = '% (prog) s -i% (filename) s -r% (fps) s'% vars ()
cmd + = '-vcodec% (lib) s фильм.% (ext) s '% vars ()
печать (cmd)
os.system (cmd)
единицы (размер S.)
# Визуализируйте силу сопротивления в 5 раз больше
перетащить * = 5
print ('ПРИМЕЧАНИЕ: сила сопротивления увеличена в 5 раз !!')
# Рисуем анимацию
время импорта
для time_level, t_ в enumerate (t):
маятник (theta, S, mg, drag, t_, time_level)
time.sleep (0,2)
# Сделать видео
prog = 'ffmpeg'
filename = 'tmp_% 04d.png'
кадров в секунду = 6
codecs = {'flv': 'flv', 'mp4': 'libx264',
'webm': 'libvpx', 'ogg': 'libtheora'}
для ext в кодеках:
lib = кодеки [ext]
cmd = '% (prog) s -i% (filename) s -r% (fps) s'% vars ()
cmd + = '-vcodec% (lib) s фильм.% (ext) s '% vars ()
печать (cmd)
os.system (cmd)
На этот раз мы не использовали функцию animate из Pysketcher, но
хранит каждый эскиз в файле drawing_tool.savefig . Обратите внимание, что
аргумент урожай = Ложь является ключевым: в противном случае каждая фигура обрезается и
имеет смысл объединить изображения в видео.
По умолчанию,
Обрезка Pysketcher (удаляет все внешние пробелы) из сохраненных фигур
в файл.
Сила сопротивления увеличивается в 5 раз (по сравнению с \ (мг \) и \ (S \)!
2600 лет открытий от Фалеса до Хиггса в JSTOR
Описание книги: Люди пытались понять физическую вселенную с древних времен.У Аристотеля было одно видение (царство небесных сфер совершенно), а у Эйнштейна - другое (все движения релятивистские). Чаще всего это различное понимание начинается с простого рисунка, предматематической картины реальности. Такие рисунки - скромный, но эффективный инструмент ремесла физиков, часть традиции мышления, преподавания и обучения, передаваемой на протяжении веков. В этой книге рисунки используются для понятного и увлекательного объяснения пятидесяти одной ключевой идеи физики.Дон Лемонс, профессор физики и автор нескольких книг по физике, сочетает короткие, элегантно написанные эссе с простыми рисунками, которые вместе передают важные концепции из истории физической науки.
Лимонс действует в хронологическом порядке, начиная с открытия Фалесом триангуляции, пифагорейского монокорда. , и объяснение баланса Архимеда. Он продолжает описание Леонардо «земного сияния» (призрачное сияние между рогами полумесяца), законов движения планет Кеплера и колыбели Ньютона (подвешенные стальные шары, демонстрирующие своими столкновениями, что для каждого действия всегда есть равное и противоположное. реакция).Достигнув двадцатого и двадцать первого веков, Лемонс объясняет фотоэлектрический эффект, атом водорода, общую теорию относительности, глобальный парниковый эффект, бозон Хиггса и многое другое. Эссе помещают науку о рисунках в исторический контекст - описывая, например, конфликт Галилея с Римско-католической церковью из-за его учения о том, что солнце является центром вселенной, связь между открытием электрических явлений и романтизмом Уильям Вордсворт и тень, брошенная Великой войной на открытие Эйнштейном теории относительности.Читатели Drawing Physics с небольшим опытом в математике или физике скажут: «Теперь я вижу, а теперь понимаю».
Как нарисовать лучшую линию в физике
Введение в рисование графиков и линий наилучшего соответствия
В этом руководстве мы объясняем важность научных графиков в физике и объясняем, как правильно рисовать научные графики, включая линии наилучшего соответствия . Это действительно важный физический навык, и вам необходимо овладеть им, если вы хотите успешно сдать следующий практический экзамен по физике.
В этой статье мы обсуждаем:
Научные графики
Что такое научные графики?
График - это визуальное представление взаимосвязи между двумя переменными: x (независимая переменная) и y (зависимая переменная).
Графики позволяют легко определять тенденции в данных, которые вы собрали и которые можно проанализировать для выполнения вычислений или измерений, связанных с достижением цели эксперимента.
Как нарисовать научный график
| Шаг | Действие | Деталь |
| 1 | Определите переменные |
|
| 2 | Определите диапазон переменной |
|
| 3 | Определите масштаб графика | Определите шкалу (числовое значение для каждого квадрата или деления), которая наилучшим образом соответствует диапазону каждой переменной. |
| 4 | Пронумеруйте и обозначьте каждую ось |
|
| 5 | Нанесите точки данных |
|
| 6 | Нарисуйте график | Определите тенденцию или взаимосвязь между независимыми и зависимыми переменными. |
| 7 | Дайте описательный заголовок |
|
В 11 и 12 годах по физике тенденции, которые вы будете исследовать, в основном линейны или могут быть преобразованы в линейные графики, и, следовательно, вам потребуется нарисовать линию наилучшего соответствия. .
Рисование линии наилучшего соответствия
Ниже показан пример правильно проведенной линии наилучшего соответствия вместе с неправильным:
Как провести линию наилучшего соответствия
Чтобы нарисовать линию наилучшего соответствия, примите во внимание следующее:
- Выбросы следует игнорировать.
- Линия должна отражать тенденцию в данных, то есть она должна лучше всего совпадать с большинством данных и меньше - с точками данных, которые отличаются от большинства.
- Линия должна быть сбалансирована, т.е. на обоих концах линии должны быть точки выше и ниже линии.
- НЕ заставляйте линию проходить через какие-либо определенные точки данных или проходить через ноль. Цель линии наилучшего соответствия - выявить тенденцию всех данных.
Почему нам нужно провести линию наилучшего соответствия?
Основными причинами проведения линии наилучшего соответствия являются:
- Уменьшить влияние как систематических, так и случайных ошибок и, таким образом, сделать эксперимент более точным и надежным.
- Найдите и используйте градиент линии наилучшего соответствия, чтобы определить неизвестное в эксперименте. Обычно определение этого неизвестного каким-то образом направлено на достижение цели
Каким образом линия наилучшего соответствия уменьшает экспериментальные ошибки?
Рисуя линию наилучшего соответствия, мы ищем наиболее сильную тенденцию в данных и, таким образом, уменьшаем влияние случайных ошибок.
Если затем мы используем градиент линии наилучшего соответствия, мы смотрим на различия в значениях, а не на абсолютные значения, что уменьшает или устраняет влияние систематических ошибок.
На графиках ниже показаны четыре примера с разными типами ошибок и без ошибок:
- Идеальные данные без ошибок
- Случайная ошибка
- Случайная ошибка с выбросом
- Случайные и систематические ошибки
Градиент представляет результат эксперимента и должно иметь значение 1, поэтому уравнение линии будет \ (y = x \).
Как использование линии наилучшего соответствия уменьшает экспериментальные ошибки?
Использование графика дает результаты, которые не хуже или лучше, чем расчет непосредственно по точкам данных с последующим усреднением, как показано в таблице ниже.
| Типы присутствующих ошибок | Результат, полученный из градиента линии наилучшего соответствия | Результат, полученный в результате расчета с использованием всех точек данных и их усреднения | ||
| Идеальные данные - ошибок нет | 1. 00 | 1.00 | ||
| Случайная ошибка | 1.04 | 1.04 | ||
| Случайная ошибка с выбросом | 1.04 | 1.07 | ||
| Случайные и систематические ошибки | 1.04 Из таблицы видно, что:
Распространенные ошибки при рисовании наиболее подходящих линий В приведенном ниже примере показаны типичные ошибки учащихся при рисовании наиболее подходящих линий. Ошибка 1: Отсутствуют ярлыкиНа приведенном ниже графике 1 отсутствуют ярлыки: Ошибки на этом графике включают:
6 распространенных ошибок, которые делают студенты-физики HSC на экзаменах Ошибка 2 : Неправильный масштабГрафик 2, показанный ниже, содержит неправильный масштаб: Ошибки на этом графике включают:
Хотите преуспеть в следующем практическом экзамене по физике? Загрузите Рабочую тетрадь практических навыков Matrix и отточите свои физические навыки. |
Ниже перечислены точные ошибки, допущенные учащимися.