Підручник Фізика 7 клас - Пістун П. Ф. - Навчальна книга - Богдан 2015 рік

Розділ ІІІ ВЗАЄМОДІЯ ТІЛ. СИЛА

§26. Сила

✓ Які зміни можуть відбутися з рухомими тілами внаслідок їхньої взаємодії?

1. Зі словом «сила» ви знайомі давно. Якщо потрібно зрушити з місця тіло, що перебуває у спокої, або зупинити рухоме тіло, то необхідно прикласти певне м’язове зусилля. Це зусилля може бути більшим чи меншим. Не випадково кажуть: «Ця людина сильніша за іншу», «Кінь сильніший за мула» і т. ін. Слово «сила» вживається при описанні багатьох явищ природи — сильний вітер, сильний снігопад тощо. Часто воно характеризує поняття, які зовсім не пов’язані з м’язовими зусиллями,

наприклад, сильний біль, сильне почуття. Проте усі ці слова передають тільки побутову характеристику поняття «сила», яка зустрічається у повсякденному житті.

Для того, щоб увести фізичне поняття «сила», визначивши його як фізичну величину, потрібно з’ясувати, яку властивість чи явище це поняття характеризує і чи можна його виміряти.

Перш за все з’ясуємо, що ж характеризує фізичне поняття «сила».

Сталеву кульку, яка лежить на поверхні стола, можна привести в рух, розмістивши навпроти неї магніт, як показано на рис. 63, а).

Швидкість кульки збільшується від нуля до деякого значення V, тобто кулька набуває прискорення а1. Замінимо магніт на потужніший (рис. 63, б), який сильніше притягуватиме сталеву кульку. Дійдемо висновку, що за той самий час, що і в першому досліді, і швидкість v2 кульки, і її прискорення а2 стануть більшими, ніж у першому досліді (v2 > v1, а2 > a1).

Рис. 63

Повторимо далі дослід, який проводився раніше для аналізу взаємодії двох демонстраційних візків (див. рис. 56). Змінюючи довжину нитки, яка стягує пружну пластинку, ми тим самим змінюємо зусилля, що діють на візки. Чим сильніше ми стягнемо цю пластинку, тим різкіше й інтенсивніше вона розправлятиметься після перепалювання нитки. І швидкості, і прискорення, з якими роз’їдуться візки, залежатимуть від зусилля, прикладеного до них з боку пластинки.

Таким чином, дія одного тіла на інше, інакше кажучи — взаємодія тіл, може бути різною.

У фізиці для кількісної характеристики взаємодії тіл уводиться поняття «сила».

Сила — це міра взаємодії тіл. Як ви уже бачили на дослідах, вона може бути більшою або меншою, тобто мати різні числові значення. Отже, сила — фізична величина, і її можна виміряти.

Силу позначають літерою F. Основною одиницею сили є ньютон (1 Н). Цю одиницю названо на честь англійського вченого Ісаака Ньютона.

Сила характеризується не тільки числовим значенням, але й напрямом; отже, сила є векторною величиною

Так, у результаті взаємодії ноги футболіста і м’яча (рис. 64, а) сила, що діє на м’яч напрямлена горизонтально, а взаємодія м’яча із Землею (рис. 64, б) призводить до появи сили яка спрямована вертикально вниз.

Зверніть увагу на те, що прискорення, якого набуває тіло унаслідок дії на нього сили, завжди напрямлене у тому самому напрямі, що й сила.

Отже, пророблені нами досліди (див. рис. 56, 63) дають змогу стверджувати, що прискорення тіла прямо пропорційне прикладеній до нього силі. У тому, що ми не помиляємося, нас переконують результати численних експериментів з дослідження цієї залежності, проведених фізиками. Отже,

a ~ F.

Проте, численні спостереження й досліди свідчать про те, що прискорення тіла також залежить і від його інертних властивостей, тобто від маси тіла (§ 23). І ця залежність обернено пропорційна:

a ~.

Рис. 64

Таким чином, можна записати:

a ~ ,

тобто прискорення тіла прямо пропорційне силі, що діє на нього, і обернено пропорційне його масі.

Чи маємо ми право від знака пропорційності (~) перейти до знака рівності (=), тобто перетворити цю залежність у рівняння? Так, якщо масу тіла будемо виражати в кг, прискорення — в м/с2, а силу — в Н, то можна записати:

a =

З одержаного рівняння можна визначити силу, що діє на тіло, якщо відомі маса тіла і прискорення, з яким воно рухається:

F = mа.

Тепер можна сказати, що 1 Н — це така сила, яка надає тілу з масою 1 кг прискорення 1 м/с2.

Запитання для самоперевірки

1. Який фізичний зміст поняття «сила»?

2. Як ви розумієте вираз: «Сила є мірою взаємодії тіл»?

3. Що приймають за одиницю сили?

4. За якою формулою можна обчислити силу?

5. Чи можуть сила і прискорення бути напрямленими у протилежні боки? Відповідь поясніть.

6. Чи може тіло, на яке діє одна сила, рухатися без прискорення; знаходитися у спокої? Відповідь поясніть.

Завдання 17

1. На рис. 65, а), б), в), г), д) зображено тіло та указані напрями сили швидкості і прискорення

Уважно проаналізуйте кожну ситуацію і вкажіть, які рисунки правильні, а які — ні.

Рис. 65

2. Швидкості двох автомобілів з однаковими масами збільшилися на 30 км/год. Першому автомобілю для цього знадобилося 30 с, а другому — 45 с. На який з автомобілів діяла більша сила під час руху? Відповідь поясніть.

3. Під дією якої сили тіло з масою 500 г набуває прискорення 5 м/с2?

4. В якому напрямі рухається тіло, зображене на рис. 66? Чи можна відповісти на це запитання? Куди напрямлене прискорення тіла?

5. Як ви розумієте вираз: «Сила являється причиною прискорення тіла»?

Рис. 66





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