PhysBook:Электронный учебник физики — PhysBook
Содержание
- 1 Учебники
-
2 Механика
- 2.1 Кинематика
- 2.2 Динамика
- 2.3 Законы сохранения
- 2.4 Статика
- 2.5 Механические колебания и волны
-
3 Термодинамика и МКТ
- 3.1 МКТ
-
4 Электродинамика
- 4.1 Электростатика
- 4.2 Электрический ток
- 4.3 Магнетизм
- 4.4 Электромагнитные колебания и волны
5 Оптика. СТО- 5.1 Геометрическая оптика
- 5.2 Волновая оптика
- 5. 3 Фотометрия
- 5.4 Квантовая оптика
- 5.5 Излучение и спектры
- 5.6 СТО
-
6 Атомная и ядерная
- 6.1 Атомная физика. Квантовая теория
- 6.2 Ядерная физика
- 7 Общие темы
- 8 Новые страницы
Здесь размещена информация по школьной физике:
- материалы из учебников, лекций, рефератов, журналов;
- разработки уроков, тем;
- flash-анимации, фотографии, рисунки различных физических процессов;
- ссылки на другие сайты
и многое другое.
Каждый зарегистрированный пользователь сайта имеет возможность выкладывать свои материалы (см. справку), обсуждать уже созданные.
Учебники
Формулы по физике – 7 класс – 8 класс – 9 класс – 10 класс – 11 класс –
Механика
Кинематика
Основные понятия кинематики – Прямолинейное движение – Криволинейное движение – Движение в пространстве
Динамика
Законы Ньютона – Силы в механике – Движение под действием нескольких сил
Законы сохранения
Закон сохранения импульса – Закон сохранения энергии
Статика
Статика твердых тел – Динамика твердых тел – Гидростатика – Гидродинамика
Механические колебания и волны
Механические колебания – Механические волны
Термодинамика и МКТ
МКТ
Основы МКТ – Газовые законы – МКТ идеального газа
Термодинамика
Первый закон термодинамики – Второй закон термодинамики – Жидкость-газ – Поверхностное натяжение – Твердые тела – Тепловое расширение
Электродинамика
Электростатика
Электрическое поле и его параметры – Электроемкость
Электрический ток
Постоянный электрический ток – Электрический ток в металлах – Электрический ток в жидкостях – Электрический ток в газах – Электрический ток в вакууме – Электрический ток в полупроводниках
Магнетизм
Магнитное поле – Электромагнитная индукция
Электромагнитные колебания и волны
Электромагнитные колебания – Производство и передача электроэнергии – Электромагнитные волны
Оптика.
СТОГеометрическая оптика
Прямолинейное распространение света. Отражение света – Преломление света – Линзы
Волновая оптика
Свет как электромагнитная волна – Интерференция света – Дифракция света
Фотометрия
Фотометрия
Квантовая оптика
Квантовая оптика
Излучение и спектры
Излучение и спектры
СТО
СТО
Атомная и ядерная
Атомная физика. Квантовая теория
Строение атома – Квантовая теория – Излучение атома
Ядерная физика
Атомное ядро – Радиоактивность – Ядерные реакции – Элементарные частицы
Общие темы
Измерения – Методы решения – Развитие науки- Статья- Как писать введение в реферате- Подготовка к ЕГЭ – Репетитор по физике
Новые страницы
Запрос не дал результатов.
Решение задач по теме “Законы Ньютона”
Решение задач по теме “Законы Ньютона”
9 класс
Коваленко И. В.
Фронтальный опрос по вопросам:
- 1 закон Ньютона
- 2 закон Ньютона
- 3 закон ньютона
Система отсчёта связана с автомобилем. Будет ли она инерциальной, если автомобиль движется:
А. Равномерно и прямолинейно по горизонтальному шоссе;
В. Ускоренно по горизонтальному шоссе;
C. Равномерно, поворачивая на улицу, расположенную под прямым углом;
D. Равномерно в гору;
E. Равномерно с горы;
F. Ускоренно с горы.
Ответ: в случаях A, D, E.
На рисунке график показывает, как менялся с течением времени модуль скорости автомобиля. В какие промежутки времени все силы, приложенные к автомобилю, были скомпенсированы? В какие промежутки времени равнодействующая всех приложенных к автомобилю сил была отлична от нуля?
от t 1 до t 2 и
от t 3 до t 4 R=0;
от 0 до t 1 и
от t 2 до t 3 R 0
Второй закон Ньютона
F = a m
F = ∆ /∆t m
Какую скорость приобретает тело массой 3 кг под действием силы, равной 9 Н, по истечении 5 с?
F = a m
F = ∆ /∆t m
∆ = (F ∆t)/m
∆ = (9 5)/ 3 = 15 (м/с)
Ответ: 15 м/c.
Задача 1.
- Как объяснить, что бегущий человек, споткнувшись, падает в направлении своего движения, а поскользнувшись, падает в направлении, противоположном направлению своего движения?
Решение:
- Первое и второе явление легко объясняется на основании первого закона Ньютона. Бегущий человек, споткнувшись, падает в направлении своего движения потому, что ноги человека замедляют движение, а туловище сохраняет прежнее состояние движения по инерции.
- Человек падает назад потому, что в то время, как ноги начинают быстрее скользить вперед, туловище ещё движется по инерции.
Задача 2.
Парашютист падает с постоянной по модулю скоростью.
Чему равен модуль силы сопротивления воздуха при этом движении?
Решение:
- Движение парашютиста равномерное и прямолинейное, поэтому, на основании 1 закона Ньютона, все силы, действующие на парашютиста, компенсируются. Так как парашютист движется под действием силы тяжести, то сила сопротивления воздуха по модулю равна силе тяжести парашютиста и противоположно направлена.
Задача 3.
- Как направлено ускорение самолета, если на него действует 4 силы: по вертикали – сила тяжести 200 кН и подъемная сила 210 кН. По горизонтали: сила тяжести мотора 20 кН и сила лобового сопротивления воздуха 10 кН.
- Чему равна равнодействующая всех сил?
Дано:
Решение:
F 1 = 2 10 5 H
R 1 = F 2 + F 1
F
F 3 = 2 10 4 H
R 1 = F 2 – F 1 , (по вертикали)
R 1 = 2,1 10 5 – 2 10 5 = 0,1 10 5 =
F 4 =10 4 H
= 10 4 (Н)
Найти:
R 2 = F 3 + F 4
R-?
R 2 = F 3 – F 4 , (по горизонтали)
R 2 = 2 10
Найдем равнодействующую всех сил, пользуясь правилом параллелограмма:
= +
Так как катеты равны, то равнодействующая всех сил направлена под углом 45° к горизонту. Модуль силы R вычислим с помощью теоремы Пифагора: R =
R = =1, 4 10 4 (Н)
Ответ : Равнодействующая всех сил направлена под углом 45° к горизонту и равна 1,4 10 4 Н.
Задача 4.
- Под действием силы в 20 Н материальная точка движется с ускорением а = 0,4 м/с 2 .
- С каким ускорением будет двигаться точка под действием силы в 50 Н?
Дано:
F 1 = 20 H
Решение:
Движение материальной точки является равноускоренным.
a 1 = 0, 4 м/с
F 2 = 50 H
По второму закону Ньютона можно определить массу материальной точки.
m = ; m = =
Найти:
а 2 -?
а 2 = ;
а 2 = (0,4 50)/20 = 1 (м/с 2 ).
Ответ : а 2 = 1 м/с 2 .
Задача 5.
- К пристани причаливают две одинаковые лодки. Лодочники подтягиваются к берегу с помощью веревок. Противоположный конец первой веревки привязан к столбу на пристани; за противоположный конец второй веревки тянет матрос, стоящий на пристани. Все трое прилагают одинаковые усилия. Какая лодка причалит раньше?
Решение
- Обе лодки причалят одновременно. По третьему закону Ньютона каждому действию есть равное противодействие. С какой силой лодочники тянут за один конец веревки, с такой же силой второй конец веревки действует на столб и на матроса.
- Другими словами, столб “тянет” конец веревки с такой же силой, с какой ее тянет матрос, стоящий на пристани.
Задача 6.
- На тело массой 2160 кг, лежащее на горизонтальной дороге, действует сила, под действием которой тело за 30 секунд пройдет расстояние 500 метров. Найти величину этой силы.
;
Дано:
Решение:
m = 2160 кг
F = ma
t = 30 c
;
S = 500 м
,
Найти:
F-?
Ответ : 2400 Н.
Самостоятельная работа
Вариант 1.
№ 1. Действие на тело сил компенсируется в том случае, когда: Воздушный шар, поднявшись на максимальную высоту, покоится Вертолет поднимается равномерно вверх Парашютист равномерно опускается вниз Во всех перечисленных случая Ни один из ответов не подходит.
№ 2. К бруску, находящемуся на горизонтальной плоскости, приложено несколько сил, как показано на рисунке. Скорость движения тела: Не изменяется Возрастает Убывает Вскоре тело остановится и будет двигаться в обратном направлении Правильного ответа нет.
№ 3. Шар массой m сталкивается с шаром массой 4m. В момент столкновения действуют силы: На шар 4m большая по модулю сила На шар m меньшая по модулю сила Равные по модулю и противоположные по направлению силы Обратно пропорциональные массам шаров и противоположно направленные силы мало данных в задаче.
№ 4. Автомобиль массой 3 т за 15 с от начала движения развил скорость 9 м/с. Определите силу, сообщающую ускорение автомобилю. 1 кН 180 Н 1,8 кН 1,8 Н 18 Н.
№ 5. Электровоз развивает силу тяги 180 кН. Масса поезда 1200 т. На каком участке пути скорость поезда возрастает от 18 км/ч до 36 км/ч? 150 м 175 м 200 м 225 м Правильного ответа нет.
Вариант 2.
№ 1. Если действие на тело всех сил компенсируется, то тело: Движется с уменьшением скорости Скоро остановится Движется с увеличением скорости Движется с постоянной по модулю скоростью Правильного ответа нет.
№ 2. На рисунке изображены силы, действующие на тело, движущееся
по горизонтальной поверхности. Скорость движения тела: Не изменяется Возрастает Убывает Вскоре тело остановится и будет двигаться в обратном направлении Правильного ответа нет.
№ 3. К двум тележкам приложены одинаковые по модулю силы, направленные вдоль одной прямой в противоположные стороны. Тела движутся: С одинаковыми по модулю и противоположно направленными скоростями Отношение модулей скоростей равно отношению их масс С ускорениями, направленными в противоположные стороны; отношение модулей ускорений равно обратному отношению масс тел С одинаковыми по модулю ускорениями Правильного ответа нет.
№ 4. Поезд массой 1500 т увеличил скорость от 5 м/с до 10 м/с за 3 мин. Определите силу, сообщающую поезду ускорение. 4170 Н 417 кН 41,7 кН 4,17 кН 417 Н.
№ 5. Автомобиль массой 1000 кг останавливается при торможении за 5 с, пройдя путь 50 м. Определите начальную скорость автомобиля и силу торможения. 2 м/с; 40 кН 10 м/с; 4 кН 5 м/с; 2 кН 20 м/с; 4 кН Правильного ответа нет.
Домашнее задание
Оформить самостоятельную работу в тетрадях.
Третий закон Ньютона — полный набор инструментов
Третий закон Ньютона — полный набор инструментов
Задачи
- Сформулировать третий закон движения Ньютона и связать его смысл с понятием силы как взаимодействия между объектами.
- Чтобы связать третий закон движения Ньютона с определением силы.
- Использовать третий закон движения Ньютона для сравнения величин отдельных сил при любом взаимодействии.
- Для определения пар сил действия-противодействия для любого физического взаимодействия.
Чтения из учебного пособия по физике
- Учебное пособие по физике, глава «Законы Ньютона», урок 4
http://www. physicsclassroom.com/class/newtlaws/Lesson-4/Newton-s-Third-Law
Видео и анимация
- Veritasium: Jetpack Rocket Science
В этом коротком видео физика Дерека Мюллера исследуется физика реактивных ранцев. Он работает по тому же принципу, что и запуск космического корабля, но вы не используете ракетное топливо для обеспечения тяги. Вместо этого вода выкачивается из озера водным мотоциклом со скоростью около 60 литров в секунду, а затем выбрасывается из форсунок со скоростью 15 м/с, создавая силу 1800 Н. Это примерно эквивалентно 150 огнетушителям. Нам нравится этот ресурс, потому что это отличный способ визуализировать третий закон Ньютона. Он проще, чем реактивный двигатель, но четко показывает действие/противодействие, возникающее в результате высокоскоростного выброса воды.
- SERC Педагогика в действии: водный реактивный ранец
В этом коротком клипе, подходящем для видеоанализа, показан человек на водном реактивном ранце. Он был подготовлен опытным школьным учителем Питером Бохачеком и является частью видеотеки прямых измерений SERC. Видео прямых измерений — это короткие, очень качественные клипы реальных событий, которые позволяют учащимся интегрировать инструменты видеоанализа для изучения физических явлений во вводный курс механики. Видео можно просмотреть в Quicktime для покадрового просмотра или на YouTube. Отличное дополнение к видео Veritasium прямо выше.
- Космический центр Макмиллана: Третий закон движения Ньютона
Используя 2-литровую пластиковую бутылку и немного ракетного топлива, Кэм Кронин из канадского Космического центра Макмиллана иллюстрирует действие/реакцию при управляемом взрывном «запуске». Актуальность третьего закона Ньютона объясняется на протяжении всего видео.
- Physlet Physics: третий закон Ньютона – контактные силы
Эта анимация дает учащимся задачу сопоставить движение конкретной физической ситуации, включающей систему двух тел. Учитывая результирующую силу 12 Н, учащиеся должны определить правильное соотношение контактных сил между большим и меньшим блоком, чтобы анимация работала должным образом. (Подсказка: даже если учащимся придется провести некоторые пробы и ошибки, они должны выяснить, что сила, действующая на меньший зеленый блок, должна быть равна, но противоположна силе, действующей на больший красный блок. Это подтверждает третий закон Ньютона, и дает детям возможность смоделировать ситуацию уникальным способом.)
- Veritasium: лучший фильм о третьем законе Ньютона
Вот снова физик Дерек Мюллер с захватывающим взглядом на неправильные представления о третьем законе. Все люди, с которыми он беседовал, могли правильно сформулировать третий закон движения Ньютона. Но они все неправильно истолковали его значение для гравитационного притяжения между Землей и Луной, настаивая на том, что Земля оказывает на Луну большую силу, чем Луна на Землю. Доктор Мюллер объясняет, почему они были сбиты с толку, исследуя роль инерции.
- Видео прямого измерения SERC: отталкивание тележки
Этот набор из 3 коротких видеоклипов, подходящих для видеоанализа, показывает учащимся тележки с низким коэффициентом трения. Первоначально стационарные, они отталкиваются друг от друга, заставляя каждую тележку двигаться в противоположных направлениях. Измеряя скорость каждой тележки после отталкивания, учащиеся могут рассчитать импульс каждой тележки и импульс системы. Представлены три сценария: 1) Два ученика одинаковой массы, 2) Два ученика на одной тележке, один ученик на другой тележке и 3) Два ученика разной массы.
- Physics By Discovery: Пример пар сил взаимодействия
В этом видеоролике учительницы средней школы Карен Хантер прекрасно объясняется разница между парами сил взаимодействия и представлениями сил на диаграмме свободного тела. Объяснение особенно убедительно в трактовке нормальной силы, области задокументированных заблуждений среди учащихся. Мы бы порекомендовали это видео вашим визуальным учащимся и учащимся, которые борются с содержанием.
- Учебный цикл Университета Ратгерса: Третий закон Ньютона
Третий закон Ньютона: приближение сил
Третий закон Ньютона: приближение по импульсу
Одно из самых уважаемых имен в области исследований в области физического образования, Евгения Эткина, Физический факультет Университета Рутгерса , автор этих двух обучающих циклов по третьему закону Ньютона. Каждый содержит набор 30-секундных видеороликов, демонстрирующих физическое явление. После просмотра видео учащиеся проходят «качественный цикл», чтобы определить, поддерживает или опровергает видео закон или теорию физики. Далее следует «аналитический цикл», в котором учащиеся используют математику для поиска закономерностей, прогнозирования результатов и/или предложения альтернативных моделей.
Labs and Investigations
- Программа обучения моделированию: инерция и третий закон Ньютона
В этом пособии для учителя от Университета штата Аризона объясняется, как ввести цикл моделирования для обучения Первому и Третьему законам Ньютона. Цитируя автора, «подавляющее большинство студентов университетов могут сформулировать законы Ньютона, но тщательная оценка показывает, что даже в конце курса они не могут постоянно правильно применять законы». Одна особенно упорная ошибка в рассуждениях состоит в том, что при взаимодействии двух объектов более крупный или более активный объект оказывает большую силу. Этот модуль урока направлен на то, чтобы помочь учащимся перейти от описательной модели с использованием кинематики к причинно-следственной модели с использованием динамических законов движения. Содержит процедуры для 2 демонстраций в классе, одной лаборатории и 4 исследований в классе.
- Пенсильванский университет: Силы и законы Ньютона
Если ваша лаборатория оснащена динамическими тележками, датчиком силы, датчиком динамики и Logger Pro, эта лаборатория предоставит учащимся средства для правильного применения законов Ньютона. Особое внимание уделяется Третьему закону, который, по мнению автора, является «наиболее неинтуитивным из всех». Он шаг за шагом проводит учащихся по каждому этапу трех исследований, включая предварительные концептуальные упражнения и способы расчета неопределенности для больших наборов данных. Первая лаборатория исследует систему тележки/шкива/подвесной массы; второй включает в себя столкновение в одном измерении между парой тележек для наблюдения равных, но противоположных сил; третья лаборатория включает столкновение тележки с зоной деформации алюминиевой фольги.
Демонстрации
- ScienceFix: Третий закон Ньютона — запуск салазок
Простая, но эффективная демонстрация для иллюстрации действия/противодействия в настольной системе салазок. Автор использует микробусины для создания поверхности с очень низким коэффициентом трения, чтобы имитировать идеализированную систему. Когда натянутая резинка разрезается, салазки запускаются. И салазки, и пусковой механизм воздействуют на друг друга одинаковой, но противоположной силой, что хорошо показано на видео.
- Третий закон The Physics Classroom на YouTube. 10-секундная демонстрация
В этой простой замедленной видеодемонстрации из The Physics Classroom показаны две тележки на дорожке. Тележки оснащены датчиками силы, и пружина соединяет два датчика силы. Датчик силы на левой тележке измеряет силу, которую тянет правая тележка (хотя на самом деле эта сила передается тележке пружиной). Датчик силы на правой тележке измеряет силу, которую тянет левая тележка. Видео отображает показания датчиков силы в режиме реального времени. На графическом дисплее быстро становится понятно, что силы, действующие на две тележки, равны по величине и противоположны по направлению. С подобным оборудованием любой учитель может легко повторить демонстрацию вживую перед своими учениками.
Интернет-модули Minds On Physics представляют собой набор интерактивных модулей вопросов, которые нацелены на концептуальное понимание учащихся. Каждый вопрос сопровождается подробной справкой, в которой рассматриваются различные компоненты вопроса.
- Модуль законов Ньютона, задание NL12 — Третий закон Ньютона
Ссылка: http://www.physicsclassroom.com/mop
- Уголок учебной программы, Законы Ньютона, Третий закон Ньютона
Ссылка: http://www.physicsclassroom.com/curriculum/newtlaws
- Наука о футболе НФЛ: третий закон Ньютона
В этом 4-минутном видео от NBC Learn раскрывается третий закон Ньютона, в котором обсуждаются действия и реакции между футболистами, которые сталкиваются на поле. Профессора Тони Шмитц из Университета Флориды и Джим Гейтс из Университета Мэриленда сделали еще один шаг, чтобы объяснить роль сохранения импульса.
- Сначала действие, затем противодействие
Третий закон Ньютона по существу определяет силу как толчок или притяжение, которое объект испытывает в результате взаимодействия с другими объектами. То есть силы являются результатом взаимного и одновременного взаимодействия двух объектов. Распространенным заблуждением является представление о третьем законе Ньютона так, будто один объект давит на другой объект, и в результате через некоторое время другой объект отталкивается. Фраза пары сил действия и противодействия лучше всего заменить фразой пары сил взаимодействия .
- Значения силы различны для разных объектов
Силы, действующие между объектами во время взаимодействия, равны по величине на два взаимодействующих объекта. Существует множество заблуждений, связанных с величиной этих двух сил. Одно заблуждение состоит в том, что сила наибольшая на наименее массивном объекте. Второе заблуждение заключается в том, что сила больше на любом объекте, который сначала находится в состоянии покоя, а затем сталкивается с движущимся объектом. Закон ясен: величины сил равны. Хотя ускорения, возникающие в результате действия сил, могут быть разными, значения сил одинаковы.
- Силы действия-противодействия уравновешивают друг друга
Третий закон гласит, что отдельные силы, испытываемые взаимодействующими объектами, равны по величине и противоположны по направлению. У некоторых студентов этот язык равных и противоположных оставляет впечатление, что они будут уравновешивать друг друга. Но силы взаимодействия действуют на разные объекты. Когда мы рассматриваем, уравновешивают ли две силы друг друга, мы рассматриваем силы, действующие на один объект. Таким образом, силы взаимодействия никогда не смогут уравновесить друг друга, поскольку действуют на противоположные объекты.
. к задаче о движении двух сталкивающихся тел. Вы, несомненно, знаете, что при броске мяча в стену мяч действует на стену с силой. Точно так же стена воздействует на мяч, заставляя его отскакивать от стены. Точно так же гравитационное притяжение Земли толкает вас вниз. Чего вы можете не понимать, так это того, что вы также вкладываете равную силу в землю. Эта удивительная статистика является результатом третьего закона Ньютона. Третий закон Ньютона гласит, что если объект A действует с силой на другой объект B, объект B должен воздействовать на объект A силой равной величины и в противоположном направлении. Это правило отражает особую симметрию в природе: силы всегда существуют парами. , и одно тело не может воздействовать на другое тело, не испытывая при этом силы. Давайте подробно рассмотрим третий закон Ньютона, Что такое законы движения Ньютона? Раздел физики, занимающийся моделированием движений всех крупномасштабных и привычных тел во Вселенной, например, автомобилей, планет и людей, подпадает под классическую механику, установленную Ньютоном. Для сравнения, движение мельчайших атомных и субатомных объектов охватывается разделом квантовой механики, предусмотренным Эйлером. Ниже приведены законы движения Ньютона: Третий закон движения Ньютона гласит: «Каждому действию всегда есть равное и противоположное противодействие». Силы действия и противодействия действуют на разные тела в один и тот же момент времени. Система сохраняет свое равновесие. Согласно третьему закону Ньютона, когда два тела соприкасаются, они прикладывают друг к другу силы, равные по величине и противоположно направленные. Третий закон также известен как 9-й закон.0145 закон действия-противодействия
Основные дисциплинарные идеи – движение и устойчивость
Научная и инженерная практика NGSS
Практика № 4: Анализ и интерпретация данных
Практическое занятие № 2. Разработка и использование моделей
Практика № 3: Планирование и проведение расследований
NGSS Стандарты природы науки
Научные законы и теории объясняют природные явления Третий закон движения Ньютона
Третий закон движения Ньютона
Силы, которые он объясняет, являются подлинными, а не просто техниками. Книга , например , стоящая на столе, оказывает на стол силу, равную ее весу. Стол оказывает на книгу равную и противоположную силу в соответствии с третьим законом. Вес книги заставляет стол слегка изгибаться, заставляя его давить на книгу, как свернутая пружина.
Математически третий закон движения Ньютона можно также записать следующим образом:
тело 1. Знак минус указывает на то, что две силы приложены во взаимно противоположных направлениях.
Силы всегда действуют парами. Если в системе существуют два тела А и В, то сила А, действующая на В, и сила В и А становятся внутренними силами системы, и они компенсируют друг друга, так как они противоположны по направлению и равны. В результате система сохраняет свое равновесие.
Третий закон движения Ньютона в природе- Движение рыбы по воде — Рыба использует свои плавники, чтобы отталкивать воду назад, чтобы имитировать свое движение. В свою очередь, вода оказывает равную противодействующую силу, толкая рыбу вперед, толкая рыбу сквозь воду.
- Величина силы, с которой рыба действует на воду, эквивалентна величине силы, действующей на рыбу.
- Направление силы, действующей на воду, которая по своей природе направлена назад, противоположно направлению силы, действующей на рыбу.
- Полет птиц по воздуху — В полете птицы управляют тем, что птицы толкают воздух своими крыльями, в то время как воздух, в свою очередь, толкает их крылья вверх и дает им подъемную силу.
- Направление силы, действующей в воздухе в обратном направлении, противоположно направлению прямой силы, действующей на птиц.
- Пары сил действия и противодействия позволяют птицам летать.
Доказательство того, что действие и противодействие равны и противоположныПрименение третьего закона НьютонаЧтобы понять концепцию сил действия и противодействия, давайте рассмотрим систему из двух пружинных противовесов A и B, соединенных вместе.
Пружинный баланс B крепится к любой жесткой опоре. Затем к свободному и свободному концу прикладывается усилие путем вытягивания пружинного баланса А. В результате приложения силы оба пружинных баланса показывают одинаковые показания.
Из этого следует, что оба пружинных противовеса испытывают силы одинаковой величины. Это также показывает, что сила, действующая со стороны обоих пружинных балансиров А на В, равна, но противоположна по направлению силе, действующей пружинным балансиром В на А.
Здесь сила, действующая на действующее тело (пружинный баланс А на В), называется действием , а сила, действующая на реагирующее тело (пружинный баланс В на А), может называться реакцией .
- Пуля Согласование : Когда пуля выпущена из ружья, она оказывает поступательное усилие (действие) на пулю и на пулю и противоположная сила на ружье (реакция), и ружье отскакивает. Сила реакции ощущается на руке стреляющего.
- Когда моряк выпрыгивает из лодки, он толкает лодку назад, оказывая обратную силу лодки (действие), и прыгает вперед. Таким образом, лодка оказывает на моряка равную и противоположную силу, называемую реакцией.
- Когда мы выпускаем наполненный воздухом воздушный шар, сила воздуха (газов), выходящего из воздушного шара, представляет собой действие, которое оказывает равную и противоположную силу на воздушный шар, называемую реакцией при движении вверх.
- При запуске ракеты сила выходящих горящих газов (действие) оказывает на ракету равную и противоположную силу (реакция), и она движется вверх.
В двигателе ракеты сжигаются различные виды топлива с образованием горячих газов. Эти газы давят на внутреннюю трубу ракеты. После воспламенения и прогорания внутренней трубы газы выходят из нижней части ракеты. Когда эти газы текут вниз, ракета поднимается в небо в направлении вверх. Следовательно, поскольку газы и ракета движутся в противоположном друг другу направлении. Реакция ракеты — это применение третьего закона движения.
Математическая интерпретация третьего закона движения НьютонаВывод третьего закона Ньютона из второго закона НьютонаТретий закон движения Ньютона гласит, что каждое действие имеет равное и противоположное противодействие.
Для системы двух тел, A и B, предположим, что F AB — это сила тела A, действующая на B, а F BA — это сила B, действующая на тело A.
Математическое выражение относительно сил определяется как,
F AB = – F BA
, где F AB — это действие на B, а F BA — это реакция тела B на A.
Знак минус указывает, что сила, действующая на тело A, направлена в противоположную сторону от силы, действующей на тело B.
Предположим, что существует изолированная система, на которую не действуют внешние силы, состоящая из двух массивных тел А и В, взаимно взаимодействующих друг с другом. Теперь предположим, что оба тела находятся под действием силы под влиянием друг друга, то есть F AB — сила, действующая на тело B со стороны тела A и F BA — сила, действующая на A со стороны тела B. dp 1 /dt и dp 2 /dt — скорость изменения количества движения под действием этих тел соответственно. = dp 2 /dt
Сложим эти уравнения как:
F BA + F AB = DP 1 /DT + DP 2 /DT
= D (P 1 + P 2 ) /DT
С. :
D (P 1 + P 2 ) / DT = 0
или
F BA + F AB = 0
5 F BA = 0
5 F BA = 0
5 F BA = 0
F BA = 0
+ F .
Приведенное выше уравнение представляет собой третий закон движения Ньютона (т. е. для каждого действия существует равная и противоположная реакция).
Примеры задач
Задача 1. Автомобиль массой 1250 кг, движущийся с ускорением 10 м/с 2 , сталкивается с велосипедом. Какая сила действует на автомобиль?
Solution:
According to Newton’ second law,
The force on the bike, F = m × a
= 1250 kg × 10 m/s 2
= 12500 N
Теперь, согласно третьему закону Ньютона, на каждое действие есть равное и противоположное противодействие.
Таким образом, на автомобиль действует сила 10 Н.
Задача 2: Собака массой 10 кг прыгает на стол массой 60 кг. Когда Собака ходит по столу, какова средняя сила, с которой стол действует на Собаку? Используйте g = 10 м/с 2 .
Решение:
Сила, которую собака прикладывает к столу, равна ее весу. Согласно третьему закону Ньютона, стол действует на собаку с такой же силой.
Сила, действующая на собаку со стола:
F s = F N = ma = 10 кг × 10 м/с 2 = 100 N
Задача 3. Мальчик едет на самокате и отталкивается ногой от земли. Таким образом, это заставляет его ускоряться со скоростью 8 м/с 2 . Вес мальчика 600 Н. Какова сила его отталкивания от земли? Используйте g = 10 м/с 2 .
Решение:
Вес мальчика, F равен 600 Н.
Формула для расчета силы, действующей на объект:
F = ma
, где m — масса, a — ускорение.
или
м = F / a
= 600 Н/10 м/с 2
= 60 кг
Мальчик ускоряется со скоростью 8 м/с 3 2
Итак, его толкает сила
F = ma = 60 кг × 8 м/с 2 = 480 Н
Задача 4. Два тела прикладывают силы друг к другу. Сила, действующая на одно из тел как функция времени в направлении x, равна kt + b, где k и b — постоянные. Какова зависимость силы от времени в направлении x на другом теле? Считайте, что никаких других сил, кроме сил, действующих телами друг на друга, нет.
Решение:
Согласно третьему закону Ньютона, каждое действие имеет равное и противоположное противодействие.
Таким образом, на другое тело действует равная и противоположная сила.
Математически это просто означает отрицательную силу. Следовательно, сила как функция времени в направлении x на другом теле равна -ky – b .