Автор Кислицын Николай Сергеевич
Магистр физико-математического факультета
Вятского государственного гуманитарного университета.
2011
Сегодня на уроке нам надо раз и навсегда усвоить, что такое вес тела, так что бы никогда его не путать с другими силами или физическими величинами.
Может кто-нибудь скажет, что такое вес тела?
Вес тела – сила, с которой это тело действует на горизонтальную опору или растягивает подвес.
А что такое масса тела?
Масса – физическая величина, характеризующая инертные свойства тела.
Так вот многие постоянно путают вес тела с массой и не понимают, в чем их различие, говоря, например, «Вес этого тела 3 кг».
Кто может назвать принципиальные отличия массы и веса?
Во-первых, вес тела – это сила, а масса это скалярная физическая величина.
Во-вторых, так как вес это сила, то и единица измерения у него в Ньютонах, а у массы в кг..
В-третьих, вес характеризует действие тела на опору или подвес, а масса - инертные свойства тела.
Запишите в тетради в две колонки.
Вес
1) векторная величина
2) [Н]
3) Характеризует взаимодействие тела с опорой
Масса
1) Скалярная величина
2) [кг].
3) Характеризует инертные свойства тела
Что это за инертные свойства, кто скажет или приведет пример?
Например, чем больше масса машины, несущейся с огромной скоростью, тем сложнее её остановить.
Теперь нам надо разобраться, в чем принципиальная разница между силой тяжести, силой реакции опоры и весом тела.
Кто-нибудь выйдите к доске. На доске нарисовано тело, лежащее на опоре, но что бы точнее указать к чему будут приложены силы, я специально оставил пустое место между телом и опорой.
Итак, изобразите силы, действующие на тело.
Правильно. Сначала сила тяжести, а затем сила реакции опоры. Как изобразить вес? Правильно, вес приложен к опоре и направлен вниз.
 |
Напишите Второй закон Ньютона для сил, действующих на тело. Ma=N+Mg.
А теперь внимание, давайте разберемся, почему в задачах подобных нашему рисунку, во втором законе Ньютона мы не пишем P, ведь на рисунке мы его изобразили?
Потому что сила P приложена не к телу, а к опоре, а в законе мы указываем силы, приложенные к рассматриваемому телу,
Выразите из нашей формулы N. Мы рассматриваем случай, когда тело неподвижно, поэтому чему равна сумма сил. 0=N+Mg, значит N=Mg. Чему ещё равно N, как вы думаете?
По третьему закону Ньютона |P|=|N| по модулю. Природа P и N одинакова – это сила упругости.
И если в задаче дан вес тела, то вы с уверенностью можете писать, что N=P.
Значит P=mg – при условии, что тело неподвижно
А теперь проверим, как вы усвоили предыдущий материал и сегодняшний. Кто хочет выйти к доске и подписать силу, изображенную стрелочкой, на каждом рисунке.
Что является причиной силы тяжести? Гравитационное поле Земли
Что является причиной силы реакции опоры? Сила упругости опоры
Что является причиной веса тела? Сила упругости тела.
Перегрузка и невесомость
Как называется прибор, который у меня в руках?
Динамометр. Подвесим к нему груз, что показывает динамометр?
Силу, с которой тело действует на пружину, т. е. вес тела. Теперь, смотрите, что происходит, когда я поднимаю динамометр резко вверх?
Сила действия на пружину динамометра возрастает, т. е. увеличивается вес тела. Т. е. вес тела увеличивается при ускоренном движении опоры тела или как в нашем случае подвеса против направления силы тяжести, вверх. Это называется перегрузка. Т. е. когда вес тела усиливается в несколько раз.
Докажем это.
Давайте зарисуем.
Запишем Второй закон Ньютона Для нашего тела Ma=N-mg, по Третьему закону Ньютона N=P, P=m(G+A). Значит P>mg, т. е. вес тела увеличился.
Вывод: Если тело движется с ускорением вверх, то его вес больше веса покоящегося тела.
Интересное. Слипстри́м (англ. slipstream — буквально «скользкая струя») — езда непосредственно за другим автомобилем, в завихрённой зоне. Сопротивление воздуха уменьшается как для едущего сзади, так и (в меньшей степени) для едущего спереди. Слипстрим — важная часть тактики в гонках по трековым трассам, так как позволяет сэкономить топливо и оттянуть пит-стоп, либо разогнаться и совершить обгон. Недостаток езды в слипстриме — сильная недостаточная поворачиваемость, а также сниженное воздушное охлаждение двигателя для идущего сзади.
Задача №1.
Рассчитать вес летчика массой m, выводящего самолёт из пикирования со скоростью v, и радиусом окружности r?
Учащиеся самостоятельно выполняют эту задачу, один у доски проговаривая каждый шаг.
ОY: - mg + N = ma | N | = | P |
P = m (g + a) a = v2/R
Вывод: вес лётчика увеличится.
Домашнее задание.
Учащийся сам выполняет эту задачу у доски, проговаривая каждый шаг.
Оy: mg – N = ma
N = m (g – a)
Вывод: Если тело движется по выпуклой окружности вниз, то его вес уменьшается по сравнению с весом покоящегося тела.