фізика 12/22

 30.11.2022

Урок 22

Тема. Маса. Другий та третій закони Ньютона

Завдання:

1. Опрацювати теоретичний матеріал, нище за посиланням
2. Записати конспект в зошит
3. Прочитати теоретичний матеріал: параграф 10, ст 60 за підручиком Фізика 10, автор В. Г. Бар'яхтар

https://www.youtube.com/watch?v=jg_flJoqsKY

https://naurok.com.ua/prezentaciya-ii-ta-iii-zakoni-nyutona-221157.html

https://www.youtube.com/watch?v=ihbb3D4sU4s

1. Згадуємо силу

Уявіть: розігнавшись на спортивному велосипеді, ви припинили крутити педалі. Врешті-решт велосипед обов’язково зупиниться — швидкість його руху поступово зменшиться до нуля. А от час зупинки велосипеда, а отже, і його прискорення суттєво залежать від того, чи натискаєте ви при цьому на гальмо. Тобто те саме тіло в результаті різної дії (взаємодії) набуває різного прискорення. Унаслідок різної дії тіло може також по-різному змінювати свої форму та розміри — деформуватися.

Кількісною мірою взаємодії є сила.

Одиниця сили в СІ — ньютон:

[F] = 1 Η (Ν).

1 Н дорівнює силі, яка, діючи на тіло масою 1 кг, надає йому прискорення 1 м/с2.

У фізиці силою називають також дію одного тіла на інше. Наприклад, можна сказати: на м’яч діє сила пружності, — хоча насправді на м’яч діють руки волейболіста, дія яких характеризується силою пружності.

Рис. 10.1. Якщо ви, граючи у волейбол, ударите по м'ячу, то можете прискорити його рух, зупинити, змінити напрямок руху або закрутити — це залежить від напрямку, точки прикладення й сили удару

• Наведіть кілька простих прикладів (рух, спорт, приготування їжі та ін.), коли необхідно замислитися, яку силу (більшу чи меншу) слід прикласти і куди її спрямувати.

2. Чому тіла по-різному реагують на ту саму дію

Зміна швидкості руху тіла залежить не тільки від сили, яка діє на тіло: якщо до тенісного м’яча та метального ядра прикласти однакову силу, швидкість руху ядра зміниться менше або для тієї самої зміни швидкості необхідно буде більше часу. Тобто різним тілам властиво по-різному реагувати на ту саму дію.

Властивість тіла, яка полягає в тому, що для зміни швидкості руху тіла під дією сили потрібен деякий час, називають інертністю.

Чим тіло інертніше, тим меншого прискорення воно набуває внаслідок тієї самої дії. У наведеному вище прикладі ядро інертніше за м’яч, адже внаслідок тієї самої дії воно повільніше за м’яч змінює швидкість свого руху. Інертні властивості тіла характеризує інертна маса тіла.

Будь-яке тіло має також властивість гравітаційно взаємодіяти з іншими тілами. Цю властивість характеризує гравітаційна маса тіла. Інертна маса тіла дорівнює його гравітаційній масі, тому далі говоритимемо просто про масу тіла.

Маса m — фізична величина, яка є мірою інертності та мірою гравітації тіла.

Одиниця маси в СІ — кілограм: [m] = 1 кг (kg).

1 кг дорівнює масі міжнародного еталона кілограма.

Виміряти масу тіла означає порівняти її з масою еталона, тобто з масою тіла, масу якого взято за одиницю. Один із найпоширеніших способів прямого вимірювання маси тіла — зважування (маса — міра гравітації, тому тіла рівної маси однаково притягуються до Землі, а отже, й однаково тиснуть на опору).

Основні властивості маси

1. Маса тіла — величина інваріантна: вона не залежить ані від вибору системи відліку, ані від швидкості руху тіла.

2. У класичній механіці маса тіла — величина адитивна: маса тіла дорівнює сумі мас усіх частинок, із яких складається тіло, а маса системи тіл дорівнює сумі мас тіл, що утворюють систему.

3. У класичній механіці виконується закон збереження маси: в ході будь-яких процесів у системі тіл загальна маса системи залишається незмінною; маса тіла не змінюється під час його взаємодії з іншими тілами.

Зважування — найзручніший спосіб вимірювання маси, однак не універсальний. Як, наприклад, виміряти масу молекули або масу Місяця, адже покласти ці об’єкти на ваги неможливо? У таких випадках використовують той факт, що маса — міра інертності. Якщо на два тіла масами m1 і m2 діють однакові сили, то порівняти маси цих тіл можна, якщо визначити прискорення, набуті тілами в результаті дії цих сил:

Узявши до уваги, що одиницю сили обирають так, що коефіцієнт пропорційності у виразі а ~ F/m дорівнює 1, сформулюємо другий закон Ньютона:

Прискорення, якого набуває тіло внаслідок дії сили, прямо пропорційне цій силі та обернено пропорційне масі тіла:

• Тіло рухається рівноприскорено прямолінійно тільки тоді, коли рівнодійна сил, прикладених до тіла, не змінюється з часом.

Рис. 10.3. Якщо рівнодійна сил, прикладених до тіла, дорівнює нулю, то тіло перебуває в стані спокою (а) або рухається з незмінною швидкістю (б)

4. Третій закон Ньютона

«Дії завжди існує рівна й протилежна протидія, інакше: дії двох тіл одне на одне між собою рівні й напрямлені протилежно» — так І. Ньютон сформулював свою третю й останню «аксіому руху».

• Які прояви третьої «аксіоми руху» ви зараз «бачите» навколо? з якими «зустрілися» впродовж дня? протягом минулого тижня?

ідкреслимо: «дія» і «протидія» — це завжди сили однієї природи, вони завжди напрямлені вздовж однієї прямої (рис. 10.4) — і сформулюємо третій закон Ньютона в сучасному вигляді:

Тіла взаємодіють із силами, що мають одну природу, напрямлені вздовж однієї прямої, рівні за модулем і протилежні за напрямком: