Силы природе физика реферат

Силы в Природе

Несмотря на разнообразие сил, имеется всего четыре типа взаимодействий: гравитационное, электромагнитное, сильное и слабое.

Гравитационные силы заметно проявляются в космических масштабах. Одним из проявлений гравитационных сил является свободное падение тел. Земля сообщает всем телам одно и то же ускорение, которое называют ускорением свободного падения g. Оно незначительно меняется в зависимости от географической широты. На широте Москвы оно равно 9,8 м/с 2 .

Электромагнитные силы действуют между частицами, имеющими электрические заряды. Сильные и слабые взаимодействия проявляются внутри атомных ядер и в ядерных превращениях.

Гравитационное взаимодействие существует между всеми телами, обладающими массами. Закон всемирного тяготения, открытый Ньютоном, гласит:

Сила взаимного притяжения двух тел, которые могут быть принятыми за материальные точки, прямо пропорциональна произведению их масс и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними:

Коэффициент пропорциональности у называют гравитационной постоянной. Она равна 6,67 • 10 -11 Н•м 2 /кг 2 .

Если на тело действует лишь гравитационная сила со стороны Земли, то она равна mg. Это и есть сила тяжести G (без учета вращения Земли). Сила тяжести действует на все тела, находящиеся на Земле, вне зависимости от их движения.

При движении тела с ускорением свободного падения (или даже с меньшим ускорением, направленным вниз) наблюдается явление полной или частичной невесомости.

Полная невесомость — отсутствие давления на подставку или на подвес. Вес — сила давления тела на горизонтальную опору или сила растяжения нити со стороны подвешенного к ней тела, которая возникает в связи с гравитационным притяжением данного тела к Земле.

Силы притяжения между телами неуничтожимы, тогда как вес тела может исчезнуть. Так, в спутнике, который двигается с первой космической скоростью вокруг Земли, вес отсутствует так же, как в лифте, падающем с ускорением g.

Примером электромагнитных сил являются силы трения и упругости. Различают силы трения скольжения и силы трения качения. Сила трения скольжения намного больше силы трения качения.

Сила трения зависит в некотором интервале от приложенной силы, которая стремится сдвинуть одно тело относительно другого. Прикладывая различную по величине силу, увидим, что небольшие силы не могут сдвинуть тело. При этом возникает компенсирующая сила трения покоя.

При отсутствии сил, сдвигающих тело, сила трения покоя равна нулю. Наибольшее значение сила трения покоя приобретает в момент, когда одно тело начинает двигаться относительно другого. В этом случае сила трения покоя становится равной силе трения скольжения:

где n — коэффициент трения, N — сила нормального (перпендикулярного) давления. Коэффициент трения зависит от вещества трущихся поверхностей и их шероховатости.

Источник

2.6 Силы в природе

До сих пор использовалось общее понятие силы, и не рассматривался вопрос о том, какие бывают силы и что они собой представляют. Несмотря на многообразие сил, встречающихся в природе, все их можно свести к четырем видам фундаментальных сил: 1) гравитационные; 2) электромагнитные; 3) ядерные; 4) слабые.

Гравитационные силы возникают между любыми телами. Их действие надо учитывать лишь в мире больших тел.

Электромагнитные силы действуют на заряды как неподвижные, так и движущиеся. Поскольку вещество построено из атомов, которые, в свою очередь состоят из электронов и протонов, то большинство сил, с которыми мы встречаемся в жизни — это электромагнитные силы. Ими являются, например, силы упругости, возникающие при деформации тел, силы трения.

Ядерные и слабые силы проявляют себя на расстояниях, не превышающих м, поэтому эти силы заметны лишь в микромире. Вся классическая физика, а вместе с ней и понятие силы, неприменимы к элементарным частицам. Характеризовать точным образом взаимодействие этих частиц с помощью сил нельзя. Единственно возможным здесь становится энергетическое описание. Тем не менее, и в атомной физике часто говорят о силах. В этом случае терминсила становится синонимом слова взаимодействие.

Таким образом, в современной науке слово сила употребляется в двух смыслах: во-первых, в смысле механической силы – точной количественной меры взаимодействия; во-вторых, сила означает наличие взаимодействия определенного типа, точной количественной мерой которого может быть только энергия.

В механике рассматриваются три типа сил: гравитационные, упругие и силы трения. Кратко остановимся на них.

1. Гравитационные силы. Все тела в природе притягиваются друг к другу. Эти силы получили название гравитационных. Ньютон установил закон, названный законом всемирного тяготения: силы, с которыми притягиваются материальные точки, пропорциональны произведению их масс, обратно пропорциональны квадрату расстояния между ними и направлены вдоль прямой, соединяющих их, т.е.

, (2.16)

где М и т – массы тел; r – расстояние между телами;   гравитационная постоянная. Знак «» указывает на то, что это сила притяжения.

Из формулы (2.16) следует, что при т = М = 1 кг и r = 1 м,  = F, т.е. гравитационная постоянная равна модулю силы притяжения материальных точек единичной массы, находящихся на единичном расстоянии друг от друга. Впервые опытное доказательство закона всемирного тяготения проведено Кавендишем. Он сумел определить величину гравитационной постоянной: . Очень малая величина указывает на то, что сила гравитационного взаимодействия значительна только в случае тел с большими массами.

2. Силы упругости. При упругих деформациях возникают силы упругости. Согласно закону Гука, модуль упругой силы пропорционален величине деформациих, т.е.

, (2.17)

где k  коэффициент упругости. Знак «» определяет тот факт, что направление силы и деформации противоположны.

3. Силы трения. При перемещении соприкасающихся тел или их частей относительно друг друга возникают силы трения. Различают внутреннее (вязкое) и внешнее (сухое) трение.

Вязким трением называют трение между твердым телом и жидкой или газообразной средой, а также между слоями такой среды.

Внешним трением называют явление возникновения в месте контакта соприкасающихся твердых тел сил, препятствующих их взаимному перемещению. Если соприкасающиеся тела неподвижны, то между ними возникает сила при попытке сдвинуть одно тело относительно другого. Она называется силой трения покоя. Сила трения покоя не является однозначно определенной величиной. Она меняется от нуля до максимального значения силы, приложенной параллельно плоскости соприкосновения, при которой тело начинает двигаться (рис. 2.3).

Обычно силой трения покоя и называют эту максимальную силу трения. Модуль силы трения покоя пропорционален модулю силы нормального давления, который по третьему закону Ньютона равен модулю силы реакции опорыN, т.е. , где коэффициент трения покоя.

При движении тела по поверхности другого тела возникает сила трения скольжения. Установлено, что модуль силы трения скольжения так же пропорционален модулю силы нормального давленияN

, (2.19)

где   коэффициент трения скольжения. Установлено, что , однако при решении многих задач их считают равными.

При решении задач учитывают следующие виды сил:

1. Сила тяжести  сила, с которой гравитационное поле Земли действует на тело (приложена эта сила к центру масс тела).

.

2. Вес тела  сила, с которой тело действует на горизонтальную опору или нить, удерживающую его от свободного падения (сила упругости по своей природе). Приложена сила к опоре (нити). В инерциальной системе отсчета .

3. Сила реакции опоры  сила, с которой поверхность опоры действует на тело (сила упругости по своей природе). Сила приложена к телу со стороны опоры и перпендикулярна поверхности соприкосновения.

4. Сила натяжения нити  сила, с которой нить действует на тело, подвешенное к нити. Сила приложена к телу и направлена вверх по нити.

5. Сила трения .

Источник

Силы природе физика реферат

Сайт Обучонок содержит исследовательские работы и проекты учащихся, темы творческих проектов по предметам и правила их оформления, обучающие программы для детей.

Код баннера:

Исследовательские работы и проекты

Силы в природе

В готовом исследовательском проекте по физике на тему «Силы в природе» автором предложена теория о том, что опытным путем можно доказать, что сила тяжести зависит от массы тела, сила трения зависит от силы нормального давления ирода соприкасающихся поверхностей, а сила Архимеда от плотности жидкости и объема тела.

Подробнее о работе:

В рамках индивидуального проекта по физике изучены теоретические сведения и практические опыты по силе трения, силе тяжести и силе Архимеда, дано их понятие и определено значение физических сил в жизни человека, рассмотрены факторы, влияющие на величину силы тяжести, силы трения, силы Архимеда.

Практическая значимость работы состоит в том, что результаты проделанных опытов в рамках исследовательской работы по физике «Силы в природе» дают возможность более наглядно раскрыть значение величины силы тяжести, силы трения, силы Архимеда и определить важность данных сил в жизни человека.

Оглавление

Введение
1.Теоретическое обоснование физических сил в природе.
1.1. История открытия и понятие силы тяжести.
1.2.История открытия и понятие силы трения.
1.3.История открытия и понятие силы Архимеда.
1.4.Значение сил в жизни человека.
2. Эксперименты с силами
2.1. Опыты и результаты исследования
Заключение
Список литературы
Приложение

Введение

Силы в природе имеют огромное значение в жизни человека. Необходимо знать силы природы, чтобы совершать какие-либо открытия или создавать новые механизмы. Мы постоянно сталкиваемся с силами в природе и чаще всего не обращаем на это внимание. Для людей они выглядят привычными и понятными.

Поэтому поводу возникает проблема: от чего зависят силы в природе?

Выбор данной темы исследования «Силы в природе» обусловлен неполнотой знаний природных явлений и стремлением определить особенности нескольких сил, таких как: сила тяжести, сила трения и сила Архимеда.

Цель: исследовать факторы в природе, влияющие на значение силы тяжести, силы трения, сила Архимеда.

Объект: сила тяжести, сила трения, сила Архимеда.

Предмет: факторы, влияющие на величину силы тяжести, силы трения, силы Архимеда.

Гипотеза: опытным путем доказать или опровергнуть то, что сила тяжести зависит от массы тела, сила трения зависит от силы нормального давления ирода соприкасающихся поверхностей, а сила Архимеда от плотности жидкости и объема тела.

1. Подбор литературы по проблеме
2. Изучение, анализ, обобщение литературы по проблеме
3. Изучение влияния факторов в природе на значение силы тяжести, силы трения, сила Архимеда
4. Методы исследования
5. Анализ полученных результатов
6. Создание проектного продукта — презентации

В процессе работы применялись методыисследования:

1. Теоретические (изучение, анализ, обобщение литературы)
2. Эмпирические (наблюдения, беседы, измерения)
3. Интерпретационные (количественная и качественная обработка результатов)

Описание проекта: исследовательская работа по физике .

Новизной работы является постановка простейших опытов, позволяющих изучить факторы, влияющие на значение силы тяжести, силы трения, сила Архимеда.

Практическая значимость работы состоит в том, что результаты проделанных опытов, дают возможность более наглядно раскрыть значение величины силы тяжести, силы трения, силы Архимеда и определить важность данных сил в жизни человека.

Структура работы: работа состоит из введения, двух глав, заключения, списка литературы,4 рисунка, приложения.

Источник