Фізика 7 клас

Розділ 1. ПОЧИНАЄМО ВИВЧЕННЯ ФІЗИКИ

 

§3. ФІЗИЧНІ ВЕЛИЧИНИ

 

 

1. НАЙВАЖЛИВІШІ ФІЗИЧНІ ВЕЛИЧИНИ

 

Фізичні тіла і явища характеризують фізичними величинами. Деякі з них вам уже відомі з курсу природознавства: це довжина, площа, об’єм, маса, сила. Розглянемо їх докладніше.

У науці використовують одиниці фізичних величин, визначені Міжнародною системою одиниць, яку скорочено називають SI — від англійських слів System International, що означає «Міжнародна Система».

ДОВЖИНА, ПЛОЩА, ОБ'ЄМ

Довжиною характеризують фізичні тіла та, наприклад, шлях, пройдений тілом під час його руху. За одиницю довжини в SI прийнято1 1 метр (м).

На лінійках та мірних стрічках (рулетках) нанесено поділки, що позначають соті й тисячні частки метра — сантиметри й міліметри (рис. 3.1).

Одиниці площі та об’єму визначають за допомогою одиниці довжини: одиницею площі є 1 м2 (площа квадрата зі стороною 1 м), а одиницею об’єму — 1 м3 (об’єм куба з ребром 1 м). Об’єм рідини вимірюють за допомогою мензурок (рис. 3.2).

Довжину, площу та об’єм задають їхніми числовими значеннями.

Фізичні величини, які задають тільки числовими значеннями, називають скалярними.

1 Зверніть увагу: після позначень одиниць фізичних величин крапку не ставлять!

ЧАС

Будь-яке фізичне явище триває певний проміжок часу. За одиницю часу в SI прийнято 1 секунду (с), 60 секунд складають 1 хвилину (хв), а 60 хвилин — 1 годину (год).

Час вимірюють годинниками (рис. 3.3). Вони є зазвичай пристроями, у яких повторюється певний процес. Наприклад, у маятниковому годинникові повторюються коливання маятника. Сьогодні частіше використовують кварцові годинники, у яких коливаються крихітні кристали кварцу.

ПЕРЕМІЩЕННЯ ТА ШВИДКІСТЬ

Під час руху тіло змінює своє положення в просторі.

Переміщенням тіла називають напрямлений відрізок, проведений з початкового положення тіла в його кінцеве положення.

Переміщення задають числовим значенням (довжиною вказаного відрізка) та напрямком. Фізичні величини, які характеризують числовим значенням і напрямком, називають векторними.

Значення векторної величини називають її модулем.

Векторну величину позначають літерою зі стрілкою, а модуль — тою самою літерою без стрілки. Так, переміщення зазвичай позначають s, а його модуль — s. Швидкістю тіла називають фізичну величину, яка дорівнює відношенню переміщення тіла до проміжку часу, протягом якого відбулося переміщення.

Швидкість, як і переміщення, є векторною величиною, тобто її характеризують модулем та напрямком. Наприклад, швидкості двох зустрічних автомобілів можуть бути однаковими за модулем, але за напрямком вони протилежні. Швидкість позначають зазвичай V.

Одиницею швидкості в SI є 1 метр за секунду (м/с). Тіло, що рухається з такою швидкістю, за 1 с переміщується на 1 м, — це швидкість прогулянки. Рекорд швидкості з бігу — трохи більше 10 м/с.

Швидкість сучасних реактивних літаків сягає майже кілометра за секунду (км/с), а космічних кораблів — навіть понад 10 км/с. Але жодне тіло не може рухатися зі швидкістю, більшою від швидкості світла у вакуумі, яка становить приблизно 300 000 км/с.

Для вимірювання швидкості автомобілів та мотоциклів використовують спідометри1 (рис. 3.4—3.6). Вони показують зазвичай швидкість у кілометрах за годину (км/год). Ви, мабуть, помічали, що під час руху автомобіля стрілка спідометра зазвичай «гойдається». Річ у тім, що швидкість автомобіля під час руху зазвичай змінюється.

1 Від англійського «speed» — швидкість.

МАСА

Кожне фізичне тіло має певну масу. Маси двох тіл можна порівняти, виміривши, як змінюються їхні швидкості внаслідок взаємодії: швидкість тіла більшої маси змінюється менше, ніж швидкість тіла меншої маси.

Так, на рис. 3.7 схематично показано зіткнення футбольного й тенісного м’ячів (цифри позначають положення м’ячів у три послідовні моменти часу). Ми бачимо, що внаслідок зіткнення швидкість футбольного м’яча змінилася набагато менше, ніж швидкість тенісного. Отже, маса футбольного м’яча набагато більша за масу тенісного м’яча.

Далі ми розповімо про набагато простіший спосіб вимірювання маси тіл, який зазвичай і використовують на практиці.

Одиницею маси в SI є 1 кілограм (кг). Це приблизно маса одного літра води. Міжнародний еталон кілограма являє собою металевий циліндр із спеціального сплаву.

СИЛА

Мірою взаємодії тіл є сила: що більша сила діє на тіло, то більше змінюється його швидкість за 1 с.

Сила є векторною величиною: її задають числовим значенням і напрямком. На рисунках силу позначають стрілкою, початок якої розташовано в точці прикладання сили.

Одиницю сили на честь Ньютона назвали ньютоном (Н)1. Сила в 1 Н, прикладена до тіла масою 1 кг у напрямку його руху, щосекунди збільшує швидкість тіла на 1 м/с.

Щоб ви уявили собі, що таке сила в 1 Н, наведемо приклад: коли ви тримаєте повне відро води, то прикладаєте до нього силу, яка дорівнює приблизно 100 Н. При цьому прикладена вами сила зрівноважує силу, з якою Земля притягує те саме відро з водою.

Силу, з якою Земля притягує предмети, називають силою земного тяжіння або, стисло, силою тяжіння. На численних дослідах встановлено, що сила тяжіння, яка діє на тіло, пропорційна його масі.

Силу вимірюють динамометром2. На рис. 3.8 показано пружинний динамометр, дія якого ґрунтується на тому, що видовження пружини пропорційне значенню сили, яка її розтягує.

На рис. 3.9 схематично зображено сили, що діють на підвішене до динамометра тіло: це сила тяжіння з боку Землі й сила пружності з боку пружини. Якщо тіло перебуває в спокої, сила пружності зрівноважує силу тяжіння, тобто спрямована протилежно до неї і дорівнює їй за числовим значенням.

1 Позначення одиниць фізичних величин, названих на честь учених, пишуть з великої літери.

2 Від грецького слова «динаміс» — сила.

Отож за видовженням пружини в цьому випадку можна знайти значення сили тяжіння. А це, у свою чергу, дозволяє розрахувати масу тіла, оскільки сила тяжіння пропорційна масі тіла.

Отже, масу тіла можна знайти за допомогою зважування.

Пружинні ваги (рис. 3.10) — це динамометр, шкалу якого розмічено (проградуйовано) так, що вона показує масу підвішеного вантажу.




Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити