KNOWLEDGE HYPERMARKET


Сила — мера взаимодействия. Энергия

Гипермаркет знаний>>Физика>>Физика 7 класс>> Сила — мера взаимодействия. Энергия


  • Первоначальный  смысл  слова  «сила»  и  образованных от  него  поня­тий  «силач»,  «сильный»  был  связан с возможностями человека,  с его мускульными усилиями. Согласно древнегреческому мифу, герой  Тесей для доказательства  своей  силы  должен был  сдвинуть громадную  ка­менную глыбу и  достать из-под нее  отцовский меч. А  какое  содержа­ние вкладывают физики  в  понятие  «сила»?


1. Вспоминаем понятие «сила»

Понятие  «сила»  неразрывно  связано  со взаимодействием физических тел.  Чтобы  сдвинуть  каменную  глыбу,  Тесею  пришлось  взаимодействовать с  ней.  Наши  руки  взаимодействуют  со  стулом,  который  необходимо  пере­двинуть.  В момент прыжка наши ноги взаимодействуют  с землей.


3.10-15.jpg

Рис. 1.43. Тесей пытался достать меч своего отца из-под скалы разными способами. Для каждого из них на схеме обозначены направление и точка приложения силы


Обратите  внимание  на  то,  что  в  каждом  из  приведенных  примеров  ре­зультат будет различным в зависимости от того, насколько сильным было то или иное  взаимодействие. Так,  семикласснику ничего не стоит передвинуть стул,  а для малыша-дошкольника эта задача может оказаться непосильной. Подъемный  кран  играючи  поднял  бы  глыбу,  которую  Тесей  едва  сдвинул с места.  Чем  выше  вы  стремитесь  прыгнуть,  тем  сильнее  надо  оттолкнуть­ся. Из этих примеров становится очевидным, что взаимодействие тел следу­ет определить количественно.

Физическая  величина, с помощью которой  количественно определяют взаимодействие  тел,  называется  силой.

Иными  словами,  сила —  это  количественная  мера  взаимодействия  тел. Силу обозначают  символом F. Единицей  силы  в СИ является ньютон  (1 Н).

Чтобы охарактеризовать силу, необходимо указать не только численное значение  этой  силы,  но  также  направление силы  и  точку  ее  приложения. Одна и  та же  по  значению  сила  может  привести  к  совершенно  разным  ре­зультатам в  зависимости от направления  ее действия  (рис.  1.43).  Каким бы ни был  силачом легендарный Тесей,  он не  смог бы  сдвинуть  глыбу  с  места, если  бы давил  на нее  сверху  вниз.  Вероятно,  ему  не  хватило  бы  сил  и  для того,  чтобы  поднять  камень  (направление  силы  снизу  вверх).  Ho  той  же силы,  приложенной  в  горизонтальном  направлении,  оказалось  достаточно, чтобы извлечь из  тайника отцовский меч.


2. Выясняем, что означают понятия «работа» и «энергия» для физиков

Тесно  связана  с  силой  еще  одна  физическая величина,  которая  на­зывается работой.  В широком  значении  понятие  «работа»  включает  многие виды  человеческой  деятельности,  например  расчеты  на  компьютере,  кото­рые практически не  требуют мышечных усилий. В  естествознании же  по­нятие  «работа»  употребляют  в том  случае,  когда  происходит  перемеще­ние тела под действием силы. Кран на стройке совершает работу, поднимая кирпичи, причем чем больший груз требуется поднять,  тем большую работу совершает кран.


3.10-16.jpg

Рис. 1.44.  Шарик, упав в воду, разбрызгал ее. В таких случаях говорят, что шарик совершил работу


Работа также возрастает с уве­личением  расстояния,  на  которое  перемещают тело. Попробуйте переместить  стул по  комнате сначала  один  раз,  потом  десять,  а  затем  раз пятьдесят или  сто,  и  вы  немедленно  убедитесь в правильности  этого  вывода.

Здесь  вам  предстоит  познакомиться  с  еще одной  очень  важной  физической  величиной, которая носит название  «энергия». Общее опре­деление этой физической величины звучит сле­дующим  образом:  энергия —  это  общая  коли­чественная мера  движения  и  взаимодействия различных видов материи.

В отношении физических тел мы с вами бу­дем пользоваться  такой формулировкой:

Физическая  величина,  характеризующая  спо­собность  тела  совершать  работу,  называется энергией тела.

Обычно  энергию  обозначают  символом  W и измеряют в джоулях  (1 Дж).

Способность  тел  совершать  работу  можно продемонстрировать  на  следующем  примере. Поместим  маленький  шарик  на  край  стола, а  на  полу  под  ним  поставим  небольшую  ем­кость  с  водой  (рис.  1.44). 


3.10-17.jpg
Рис. 1.44. На гидроэлектростан­циях падающая вода (механиче­ская энергия) вращает турбины, которые вырабатывают электри­ческую энергию

Если  столкнуть  ша­рик  с  края  стола,  то  он  полетит  вниз,  упадет в  воду  и  разбрызгает часть жидкости.  Появле­ние  брызг  означает,  что шарик  совершил опре­деленную  работу.  Если  же  шарик  не  трогать, он  останется  неподвижно  лежать на  столе.  Та­ким  образом,  энергия  шарика  может  быть  ре­ализована  путем  совершения  работы  при  его падении или  сохранится  «до лучших  времен».


3. Узнаем о превращении одних видов энергии в другие

Вы,  безусловно,  знакомы  с  понятиями «тепловая энергия»* и  «электрическая энергия». Ho,  оказывается,  существуют еще и  «механическая энергия»,  «химическая энергия»,  «энергия света»  и  другие  формы  энергии. 


В этом разделе мы употребили понятие «тепловая энер­гия»  вместо  обычно  используемого физиками  «внутренняя энергия». Это сделано осознанно, чтобы подчер­кнуть связь внутренней энергии с температурой.


3.10-18.jpg

Рис. 1.46. Некоторые примеры преобразования энергии в промышленности и бытовых приборах


Различные  формы  энергии  могут  превра­щаться  одна  в  другую  (рис.  1.44).  Так,  механическая  энергия  падающего шарика превратилась в механическую  энергию разлетающихся  брызг  воды. Однако  точные  измерения  температуры  установят,  что  вода  в  емкости  при падении в нее шарика немного нагрелась. Значит, механическая энергия ша­рика  частично  превратилась  в  механическую  энергию  брызг,  а частично — в тепловую энергию воды.

Превращения  энергии  вы  осуществляете  ежедневно,  часто  даже  не  по­дозревая об этом  (рис.  1.46).  Так,  при  включении  магнитофона  часть  элек­трической  энергии  преобразуется  в  звуковую  энергию.  Включая  лампочку, мы даем возможность электрической энергии превратиться в световую и теп­ловую.  В  этом  случае  преобразование  в  световую  энергию  очевидно,  а  для проверки  того,  что  электрическая  энергия  превратилась  в  тепловую,  доста­точно приблизить ладонь к лампочке —  и  вы сразу же почувствуете  тепло.

Превращение  электрической  энергии  в  тепловую  в лампочке —  «побоч­ный»  и даже вредный эффект. Однако нередко электрическую энергию пре­образуют в тепловую целенаправленно,  создавая для  этого  специальные устройства.  Это  всем известный  электрический  чайник,  утюг,  электрокамин, нагревательный  элемент автоматической стиральной машины и другие  бы­товые устройства. Превращение  электрической  энергии  в  тепловую исполь­зуется и в промышленности — например,  для плавки металлов.

Чтобы  у  вас  не  возникло  ошибочное  впечатление,  что  только  электри­ческая энергия может превращаться в другие формы энергии,  укажем и на противоположные  процессы.  Например,  на  гидроэлектростанциях  механическая энергия падающей  воды превращается в  электрическую  (рис.  1.45).


  • Подводим итоги

Сила —  это количественная мера взаимодействия  тел.  Сила характе­ризуется  численным  значением,  направлением,  точкой  приложения.  Сим­вол силы — F.

Физическая  величина,  характеризующая  способность  тела  совершать работу,  называется  энергией  тела  (W).

Существует  много форм  энергии —  механическая,  тепловая,  химическая, звуковая,  электрическая и ряд других. В ходе различных физических процес­сов  и  взаимодействий энергия может из одной формы превращаться  в   другие.


  • Контрольные вопросы

1. Что  называют  силой? 

2.  Что  мы  должны  знать  о  силе,  кроме ее  численного  значения? 

3.  Когда  мы  используем  слово  «работа» в  быту? А в физике? 

4.  Что такое  энергия? 

5.  Приведите примеры различных форм  энергии.

  • Упражнения

1. Мы  часто  используем  словосочетания  «на  тело  действует  сила  тя­жести»  или  «движению  автомобиля  мешает  сила  сопротивления воздуха»,  хотя,  с  точки  зрения  физики,  правильнее  было  бы  ска­зать:  «на тело действует Земля,  ее  действие характеризуется  силой тяжести»  и  «движению  автомобиля мешает  воздух,  действие  кото­рого  характеризуется  силой  сопротивления  воздуха».  Попробуйте привести аналогичные примеры.

2. Подберите  пословицы  и  поговорки,  в  которых  встречаются  слова «сила»,  «энергия»,  «работа».  Бытовой  или физический  смысл  зало­жен в  этих понятиях?

3. Какие  превращения  энергии происходят во время работы вентиля­тора?


  • Физика и техника в Украине

3.10-19.jpg

Производственное объединение  «Южмаш» и конс­трукторское бюро  «Южное»

В  начале  50-х  годов  прошлого  столетия  крупный  авто­мобильный  завод в Днепропетровске был  переоборудован в завод по производству космических ракет и создано конс­трукторское бюро  (КБ) для  их разработки. С этого времени КБ  «Южное»  и  завод  «Южмаш»  определяют  мировой  уро­вень  многих  направлений  и  достижений  в  ракетно-косми­ческой науке и технике. Конструкторами КБ «Южное» разра­ботано 67  типов  космических  аппаратов  и  12  космических комплексов.  В  последнее  время  КБ  «Южное»  и  «Южмаш» создали  самый  совершенный  в  мировой  ракетно-космическои  технике  по  конструктивному исполнению и автоматизацией подготовки к пуску комплекс «Зенит». А всего в сотрудничестве с «Южмашем» было изготовлено и выведено на орбиту более 400 космических аппаратов.


Физика. 7 класс: Учебник / Ф. Я. Божинова, Н. М. Кирюхин, Е. А. Кирюхина. — X.: Издательство «Ранок», 2007. — 192 с.: ил.

Содержание урока
1236084776 kr.jpg конспект урока и опорный каркас
1236084776 kr.jpg презентация урока
1236084776 kr.jpg интерактивные технологии 
1236084776 kr.jpg акселеративные методы обучения

Практика
1236084776 kr.jpg тесты, тестирование онлайн
1236084776 kr.jpg задачи и упражнения 
1236084776 kr.jpg домашние задания
1236084776 kr.jpg практикумы и тренинги
1236084776 kr.jpg вопросы для дискуссий в классе

Иллюстрации
1236084776 kr.jpg видео- и аудиоматериалы
1236084776 kr.jpg фотографии, картинки 
1236084776 kr.jpg графики, таблицы, схемы
1236084776 kr.jpg комиксы, притчи, поговорки, кроссворды, анекдоты, приколы, цитаты

Дополнения
1236084776 kr.jpg рефераты
1236084776 kr.jpg шпаргалки 
1236084776 kr.jpg фишки для любознательных 
1236084776 kr.jpg статьи (МАН)
1236084776 kr.jpg литература основная и дополнительная
1236084776 kr.jpg словарь терминов

Совершенствование учебников и уроков
1236084776 kr.jpg исправление ошибок в учебнике
1236084776 kr.jpg замена устаревших знаний новыми 

Только для учителей
1236084776 kr.jpg календарные планы
1236084776 kr.jpg учебные программы
1236084776 kr.jpg методические рекомендации  
1236084776 kr.jpg обсуждения

New2.jpg Идеальные уроки-кейсы

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.

Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - Образовательный форум.


This is a cached copy of the requested page, and may not be up to date.

Sorry! This site is experiencing technical difficulties.
Try waiting a few minutes and reloading.

(Can't contact the database server: Too many connections (127.0.0.1))


You can try searching via Google in the meantime.
Note that their indexes of our content may be out of date.