Особенности протекания физических явлений на Земле и в Космосе

Внимание! Администрация сайта rosuchebnik.ru не несет ответственности за содержание методических разработок, а также за соответствие разработки ФГОС.

• Участник: Терехова Екатерина Александровна
• Руководитель: Андреева Юлия Вячеславовна

Цель работы: сопоставить протекание физических явлений на Земле и в космосе.

Введение

У многих стран есть долгосрочные программы по освоению космоса. В них центральное место занимает создание орбитальных станций, так как именно с них начинается цепочка наиболее крупных этапов овладения человечеством космического пространства. Уже осуществлен полет на Луну, успешно проходят многомесячные полеты на борту межпланетных станций, автоматические аппараты побывали на Марсе и Венере, с пролетных траекторий исследовали Меркурий, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. За последующие 20—30 лет возможности космонавтики еще более возрастут.

Многие из нас в детстве мечтали стать космонавтами, но потом задумались о более земных профессиях. Неужели отправиться в космос — это несбыточное желание? Ведь уже появились космические туристы, возможно, когда-нибудь в космос сможет полететь любой, и детской мечте суждено будет сбыться?

Но если мы полетим в космический полет, то столкнемся с тем, что длительное время придется находиться в состоянии невесомости. Известно, что для человека, привыкшего к земной тяжести, пребывание в этом состоянии становится тяжелым испытанием, и не только физическим, ведь многое в невесомости происходит совсем не так, как на Земле. В космосе проводятся уникальные астрономические и астрофизические наблюдения. Находящиеся на орбите спутники, космические автоматические станции, аппараты требуют специального обслуживания или ремонта, а некоторые отработавшие свой срок спутники необходимо ликвидировать или возвращать с орбиты на Землю для переделки.

Пишет ли в невесомости перьевая ручка? Можно ли в кабине космического корабля измерить вес с помощью пружинных или рычажных весов? Вытекает ли там вода из чайника, если его наклонить? Горит ли в невесомости свеча?

Ответы на подобные вопросы содержатся во многих разделах, изучаемых в школьном курсе физики. Выбирая тему проекта, я решила свести воедино материал по данной теме, который содержится в разных учебниках, и дать сравнительную характеристику протекания физических явлений на Земле и в космосе.

Цель работы: сопоставить протекание физических явлений на Земле и в космосе.

Задачи:

• Составить список физических явлений, ход течения которых может отличаться.
• Изучить источники (книги, интернет)
• Составить таблицу явлений

Актуальность работы: некоторые физические явления протекают по разному на Земле и в космосе, а некоторые физические явления лучше проявляются в космосе, где нет гравитации. Знание особенностей процессов может быть полезно для уроков физики.

Новизна: подобные исследования не проводились, но в 90-х на станции «Мир» был снят учебные фильм о механических явлениях

Объект: физические явления.

Предмет: сравнение физических явлений на Земле и в космосе.

1. Основные термины

Механические явления — это явления, происходящие с физическими телами при их движении относительно друг друга (обращение Земли вокруг Солнца, движение автомобилей, качание маятника).

Тепловые явления — это явления, связанные с нагреванием и охлаждением физических тел (кипение чайника, образование тумана, превращение воды в лед).

Электрические явления — это явления, возникающие при появлении, существовании, движении и взаимодействии электрических зарядов (электрический ток, молния). [1]

Показать, как происходят явления на Земле — легко, но как можно продемонстрировать те же явления в невесомости? Для этого я решила использовать фрагменты из серии фильмов «Уроки из космоса». Это очень интересные фильмы, отснятые в свое время еще на орбитальной станции «Мир». Настоящие уроки из космоса ведет летчик-космонавт, герой России Александр Серебров.

Но, к сожалению, мало кто знает про эти фильмы, поэтому еще одной из задач создания проекта была популяризация «Уроков из космоса», созданных при участии ВАКО «Союз», РКК «Энергия», РНПО «Росучприбор».

В невесомости многие явления происходят не так как на Земле. Причин этому – три. Первая: не проявляется действие силы тяжести. Можно говорить о том, что она компенсируется действием силы инерции. Второе: в невесомости не действует Архимедова сила, хотя и там закон Архимеда выполняется. И третье: очень важную роль в невесомости начинают играть силы поверхностного натяжения.

Но и в невесомости работают единые физические законы природы, которые верны как для Земли, так и для всей Вселенной.

Состояние полного отсутствия веса называется невесомостью. Невесомость, или отсутствие веса у предмета наблюдается в том случае, когда в силу каких-либо причин исчезает сила притяжения между этим предметом и опорой, или когда исчезает сама опора. простейший пример возникновения невесомости — свободное падение внутри замкнутого пространства, то есть в отсутствии воздействия силы сопротивления воздуха. Скажем падающий самолет сам по себе притягивается землей, но вот в его салоне возникает состояние невесомости, все тела тоже падают с ускорение в одну g, но это не ощущается — ведь сопротивления воздуха нет. Невесомость наблюдается в космосе, когда тело движется по орбите вокруг какого-нибудь массивного тела, планеты. Такое круговое движение можно рассматривать как постоянное падение на планету, которое не происходит благодаря круговому вращению по орбите, а сопротивление атмосферы также отсутствует. Мало того, сама Земля постоянно вращаясь по орбите падает и никак не может упасть на солнце и если бы мы не ощущали притяжение от самой планеты, мы оказались бы в невесомости относительно притяжения солнца.

Часть явлений в космосе протекает точно так же как и на Земле. Для современных технологий невесомость и вакуум не являются помехой. .. и даже наоборот — это предпочтительно. На Земле нельзя достичь таких высоких степеней вакуума, как в межзвездном пространстве. Вакуум нужен для защиты обрабатываемых металлов от окисления, а металлы не расплавляются, вакуум не вызывает помех движению тел.

2. Сравнение явлений и процессов

Вывод

Я сопоставила протекания физических механических явлений на Земле и в космосе. Данная работа может использоваться для составления викторин и конкурсов, для уроков физики при изучении некоторых явлений.

В ходе работы над проектом я убедилась, что в невесомости многие явления происходят не так как на Земле. Причин этому – три. Первая: не проявляется действие силы тяжести. Можно говорить о том, что она компенсируется действием силы инерции. Второе: в невесомости не действует Архимедова сила, хотя и там закон Архимеда выполняется. И третье: очень важную роль в невесомости начинают играть силы поверхностного натяжения.

Но и в невесомости работают единые физические законы природы, которые верны как для Земли, так и для всей Вселенной. Это стало главным выводом нашей работы и таблицы, которая у меня в итоге получилась.

Механические и тепловые физические явления

Явления, связанные с движением тел, — это механические явления, а изменение положения одного тела относительно другого получило название механическое движение. На рисунке изображены механические явления: ползет гусеница, падает снег, течет река, катится мяч, летит птица, мчится автомобиль, взлетает ракета. Двигаясь, все они меняют свое положение относительно других тел.

Механическое движение описывают с помощью таких характеристик, как путь, время, скорость.

Иногда можно увидеть след движения автомобиля — черную полосу на дороге, образовалась во время торможения, или след черепахи на песке, или след от лыж на снегу. Это линии, по которым двигались тела. Такие линии называют траекториями движения тел. Каждая из планет или любое небесное тело тоже движется по своей траектории.

Путь, время и скорость — основные характеристики движения тела

Путь — это длина траектории, расстояние, которое тело преодолевает при механического движения. Путь измеряют преимущественно метрами (м) и километрами (км). Для механического движения важно также знать время, в течение которого тело, движущееся, преодолевает определенный путь. Например, чтобы из Санкт-Петербурга попасть в Москву, нужно преодолеть путь около 600 км. Человек, проходя в день 20 км, преодолеет это расстояние за 30 дней, автобус это расстояние преодолеет за 10 часов, а самолет — меньше чем за час.

В приведенном примере человек, автобус, самолет преодолевают одинаковое расстояние, но за разное время. Почему? Потому что они движутся с разными скоростями. Чтобы вычислить скорость движения тела, нужно разделить пройденный им путь на время, за которое этот путь пройден. Так же как путь и время, скорость принадлежит к основным характеристикам движения тел. Эти характеристики ты будешь использовать при изучении небесных тел, выполнение различных практических работ.

Ознакомление с тепловыми явлениями

Получая тепло, тело нагревается, и его температура повышается. Например, зимой тепло в помещении обеспечивают различные обогреватели. Через воздух тепло от них передается телу человека. Летом в солнечный день песок на берегу реки нагревается так, что горячо наступить босиком, хотя утром он казался прохладным.

Явления, связанные с нагревом и охлаждением тел, называют тепловыми.

Понятие «тепло» и «свет» мы непременно связываем с Солнцем. Это крупнейший источник тепла и света для всего живого на земном шаре. Оно каждую секунду дает Земле столько тепла, сколько его бы выделилось при сгорании 40000000 тонн угля. Однако Солнце согревает нас днем ​​и не греет ночью, зимой согревает меньше, чем летом. Поэтому люди всегда искали другие источники тепла. Для этого они сжигают дрова, уголь, торф, нефть, газ и т.д.

Термометры — приборы для измерения температуры

Меру нагрева тел ученые назвали температурой. Температуру воздуха в помещении и на улице, воды в реках, прудах и бассейнах, тела человека и животных измеряют термометрами. Пользоваться ими человек начал более 400 лет назад. В основном термометры имеют шкалу. На ней есть деления и цифры, как в ученической линейке.

Чаще всего цена деления составляет один градус, хотя термометр для измерения температуры тела человека имеет шкалу, цена деления которой в 10 раз меньше.

Если термометр имеет запаянную стеклянную трубку с подкрашенной жидкостью, то, к которой отметке шкалы поднимется столбик жидкости, такая и есть температура, которую измеряют.

Как тела и вещества проводят тепло

Тепло всегда передается от более нагретого тела к менее нагретому. Различные тела и вещества проводят тепло неодинаково. Это зависит от того, из каких веществ состоит тело. Лучше проводят тепло металлы. Поэтому батареи отопления, радиаторы автомобилей изготавливают именно из металлов, а не из дерева или пластмассы.

Хуже проводят тепло газы. Это свойство газов люди издавна используют для сохранения тепла. Например, стекла в окнах делают двойными. Между ними всегда есть прослойка воздуха, который препятствует выходу тепла из комнаты на улицу.

Благодаря способности воздуха плохо проводить тепло наша планета защищена воздушной оболочкой днем от перегрева, а ночью — от переохлаждения.

Некоторые животные приспособились к сохранению постоянной температуры тела также с помощью воздуха. Так, перья птиц, мех зверей на зиму становится гуще и толще. Между ворсинками находится воздух и надежно защищает животное от мороза.

Механические явления — явления, связанные с движением тел. Основными характеристиками механического движения тела путь, скорость, время.
Явления, связанные с нагревом и охлаждением тел, называют тепловыми. Тепло всегда передается от более нагретого тела к менее нагретому. Различные тела и вещества проводят тепло неодинаково. Температуру измеряют термометрами.

Физика работы автомобиля

• Главная
• Новости
• Физика работы автомобиля

Неудивительно, что автомобили используют различные физические явления для правильного функционирования. Многие из этих физических явлений действительно увлекательны, чтобы узнать о них!

By Carandbike Team

1

минут чтения

08 февраля 22 21:27 IST

Физика преобладает в каждом явлении, о котором вы можете думать в повседневной жизни. Питьевая вода — включает физические понятия, такие как гравитация и гидродинамика. То же самое касается и автомобилей. Подумайте об основных действиях, таких как торможение, нажатие на педаль акселератора, поворот по кривой — все эти действия требуют физики для своего завершения. При этом есть одно явление, на которое мы должны обратить пристальное внимание, а именно — момент вращения.

Фото: pixabay.com

Что такое момент?

Прежде чем перейти к моменту броска, вам нужно понять, что означает сам момент. Момент — это общий термин, который используется для описания крутящего момента. Крутящий момент (в автомобилях) — это мера вращательной силы двигателя, когда он находится в крутящем движении. Согласно выводам, крутящий момент равен произведению силы на радиус и синус угла между силой и плечом (рычагом).

Фото: pixabay.com

Что такое момент крена?

Крутящий момент – это момент (крутящий момент), являющийся произведением силы на расстояние, которое заставляет транспортное средство катиться.

Крутящий момент автомобиля является произведением следующих трех величин: —

• Подрессоренная масса автомобиля (или масса автомобиля, поддерживаемая системой подвески)
• Ускорение автомобиля (обычно это центростремительное ускорение при повороте автомобиля)
• Расстояние (боковое) между центром масс автомобиля и осью крена автомобиля

Центр крена

Одним из важных понятий, непосредственно связанных с моментом крена, является центр крена. Центр крена является теоретической точкой в ​​автомобиле. В этой точке на автомобиль действуют все силы подвески. Центр крена определяется геометрией подвески автомобиля.

Фото: pixabay.com

Как рассчитать центр рулона?

Центр крена можно рассчитать, составив схему подвески автомобиля, которая включает следующие части:

• Расположение шины и расположение колеса
• Точка крепления шасси МакФерсон автомобиля
• Точка крепления ступицы стойки Макферсон автомобиля
• Точка крепления нижнего рычага шасси или подрамника автомобиля
• Точка крепления ступицы нижнего рычага

На какие факторы влияет регулировка момента крена

Регулировка момента крена системы подвески влияет на следующие факторы:

• Дроссельное управление автомобилем
• Сцепление шин при поворотах
• Тяговое качение автомобиля (что сводит на нет сцепление с дорогой)
• Износ шин
• Легкость смены направления при смене автомобиля
• Отзывчивость автомобиля при совершении движений

Поняв физику момента крена автомобиля, водителям будет легче лучше оценить работу своих автомобилей.

# Автомобили

Похожие статьи

Недавно добавленные подержанные автомобили

Просмотреть все

2018 Honda WR-V

• 26 000 км

|

• Бензин

|

• Руководство

7,50 ₹

16 797 ₹/месяц

Mahindra First Choice, Bank Street, New Delhi

Honda Jazz 2018

9001 1

• 15 000 км

|

• Бензин

|

• Автомат

₹ 7,50 л

16 797 ₹/месяц

Mahindra First Choice, Bank Street, Нью-Дели

Skoda Octavia 2018

• 29 000 км

|

• Бензин

|

• Руководство

₹ 18,25 л

40 874 ₹/месяц

Mahindra First Choice, Bank Street, New Delhi

Ford Endeavour 2018

90 011

• 45 000 км

|

• Дизель

|

• Автомат

29,00 ₹ л

64 950 ₹/месяц

Mahindra First Choice, Bank Street, Нью-Дели

2021 Maruti Suzuki Wagon R

• 25 000 км

|

• Бензин

|

• Руководство

₹ 6,25 л

13 998 ₹/месяц

Mahindra First Choice, Bank Street, Нью-Дели

Mahindra TUV300 9002, 2016 г.

5

• 65 000 км

|

• Дизель

|

• Руководство

₹ 6,25 л

₹ 13 214/месяц

Mahindra First Choice, Bank Street, New Delhi

2018 Ford EcoSport

• 52 000 км

|

• Дизель

|

• Руководство

8,25 л

18 477 рупий в месяц

Mahindra First Choice, Bank Street, New Delhi

Toyota Innova Crysta 2016

9 0011

• 68 000 км

|

• Дизель

|

• Автоматическая

₹ 14,75 л

33 035 ₹/месяц

Mahindra First Choice, Bank Street, New Delhi

2018 Toyota Innova Crysta

• 70 000 км

|

• Дизель

|

• Автоматическая

₹ 18,75 л

₹ 41 994/месяц

Mahindra First Choice, Bank Street, New Delhi

Toyota Fortuner 2017

90 011

• 72 907 км

|

• Дизель

|

• Автоматическая

₹ 28,75 л

64 390 ₹/месяц

Mahindra First Choice, Bank Street, Нью-Дели

В тренде

Автомобиль

Велосипед

1Новый Mahindra Thar 2020

2Hyundai Creta

3Maruti Suzuki Ertiga

4Maruti Suzuki Baleno

5Новый Maruti Suzuki Swift

Требование центростремительной силы

Как упоминалось ранее в этом уроке, объект, движущийся по кругу, испытывает ускорение. Даже если двигаться по периметру круга с постоянной скоростью, все равно происходит изменение скорости и, следовательно, ускорение. Это ускорение направлено к центру окружности. А согласно второму закону движения Ньютона, объект, испытывающий ускорение, также должен испытывать результирующую силу. Направление чистой силы совпадает с направлением ускорения. Таким образом, для объекта, движущегося по кругу, должна быть внутренняя сила, действующая на него, чтобы вызвать его внутреннее ускорение. Иногда его называют 9.0293 требование центростремительной силы . Слово центростремительный (не путать с F-словом центробежный ) означает поиск центра. Для объекта, движущегося по кругу, есть результирующая сила, действующая к центру, которая заставляет объект искать центр.

Чтобы понять важность центростремительной силы, важно хорошо понимать первый закон движения Ньютона — закон инерции . Закон инерции гласит, что…

. .. движущиеся объекты имеют тенденцию оставаться в движении с той же скоростью и в том же направлении, если на них не действует неуравновешенная сила.

Согласно первому закону движения Ньютона, естественной тенденцией всех движущихся объектов является продолжение движения в том же направлении, в котором они движутся… если на объект не воздействует какая-либо неуравновешенная сила, которая отклоняет его движение от его прямолинейного пути. Движущиеся объекты имеют тенденцию естественным образом двигаться по прямым линиям; неуравновешенная сила требуется только для того, чтобы заставить его вращаться. Таким образом, для движения объектов по кругу требуется наличие неуравновешенной силы.

Инерция, сила и ускорение для пассажира автомобиля

Идея, выраженная законом инерции Ньютона, не должна нас удивлять. Мы сталкиваемся с этим явлением инерции почти каждый день, когда ведем машину. Например, представьте, что вы — пассажир автомобиля на светофоре. Свет загорается зеленым, и водитель ускоряется из состояния покоя. Автомобиль начинает разгоняться вперед, но относительно сиденья, на котором вы находитесь, ваше тело начинает отклоняться назад. Ваше тело, находящееся в состоянии покоя, имеет тенденцию оставаться в покое. Это один из аспектов закона инерции: «объекты в состоянии покоя стремятся оставаться в покое». Когда колеса автомобиля вращаются, создавая движущую силу, действующую на автомобиль и вызывающую ускорение вперед, ваше тело старается оставаться на месте. Вам, конечно, может показаться, что ваше тело испытывает обратную силу, заставляющую его ускоряться назад. Тем не менее, вам было бы трудно идентифицировать такую ​​обратную силу, действующую на ваше тело. Действительно нет ни одного. Ощущение отбрасывания назад — это просто тенденция вашего тела сопротивляться ускорению и оставаться в состоянии покоя. Автомобиль ускоряется из-под вашего тела, оставляя вас с ложным ощущением, что вас толкают назад.

Теперь представьте, что вы находитесь в той же машине, которая движется с постоянной скоростью и приближается к светофору. Водитель нажимает на тормоз, колеса автомобиля блокируются, и автомобиль начинает скользить до полной остановки. На движущуюся вперед машину действует сила, направленная назад, а затем на машину действует обратное ускорение. Однако ваше тело, находясь в движении, имеет тенденцию продолжать движение, пока автомобиль буксует до полной остановки. Вам, конечно, может показаться, что ваше тело подвергается действию направленной вперед силы, заставляющей его двигаться вперед с ускорением. Тем не менее, вам снова будет трудно идентифицировать такую ​​поступательную силу, действующую на ваше тело. Действительно, нет никакого физического объекта, ускоряющего вас вперед. Ощущение того, что вас бросает вперед, — это просто тенденция вашего тела сопротивляться замедлению и оставаться в состоянии движения вперед. Это второй аспект закона инерции Ньютона: «тело в движении имеет тенденцию оставаться в движении с той же скоростью и в том же направлении…». Неуравновешенная сила, действующая на автомобиль, заставляет его замедляться, в то время как ваше тело продолжает движение вперед. Вы снова остаетесь с ложным ощущением того, что вас толкают в направлении, противоположном вашему ускорению.

Эти два сценария вождения показаны на следующем рисунке.

В каждом случае — при трогании автомобиля с места и при торможении движущегося автомобиля до остановки — направление, в котором наклоняются пассажиры, противоположно направлению ускорения. Это всего лишь результат инертности пассажира — склонности сопротивляться ускорению. Наклон пассажира — это не ускорение само по себе, а тенденция сохранять состояние движения, пока автомобиль совершает ускорение. Тенденция тела пассажира сохранять свое состояние покоя или движения, в то время как окружающая среда (автомобиль) ускоряется, часто неверно истолковывается как ускорение. Это становится особенно проблематичным, когда мы рассматриваем третий возможный опыт инерции пассажира в движущемся автомобиле — левый поворот.

Предположим, что на следующем участке пути водитель автомобиля делает резкий поворот налево с постоянной скоростью. Во время поворота автомобиль движется по круговой траектории. То есть машина проезжает четверть круга. Сила трения, действующая на вращающиеся колеса автомобиля, вызывает неуравновешенную силу на автомобиль и последующее ускорение. Неуравновешенная сила и ускорение направлены к центру окружности, вокруг которой вращается автомобиль. Ваше тело, однако, находится в движении и имеет тенденцию оставаться в движении. Инерция вашего тела — склонность сопротивляться ускорению — заставляет его продолжать движение вперед. Пока автомобиль ускоряется внутрь, вы продолжаете движение по прямой. Если вы сидите с пассажирской стороны автомобиля, то в конечном итоге внешняя дверь автомобиля ударит вас, когда машина повернется внутрь. Это явление может заставить вас думать, что вы получаете ускорение от центра круга. На самом деле вы продолжаете свой прямолинейный инерционный путь по касательной к окружности, в то время как автомобиль ускоряется из-под вас. Ощущение внешней силы и внешнего ускорения есть ложное ощущение. Нет физического объекта, способного вытолкнуть вас наружу. Вы просто испытываете тенденцию вашего тела продолжать движение по касательной к круговой траектории, по которой поворачивает машина. Вы снова остаетесь с ложным ощущением того, что вас толкают в направлении, противоположном вашему ускорению.

Центростремительная сила и изменение направления

На любой объект, движущийся по кругу (или по круговой траектории), действует центростремительная сила . То есть есть какая-то физическая сила, толкающая или притягивающая объект к центру круга. Это требование центростремительной силы. Слово центростремительный — это просто прилагательное, используемое для описания направления силы. Мы не представляем новый тип силы, а скорее описывает направление чистой силы, действующей на объект, который движется по кругу. Каким бы ни был объект, если он движется по кругу, на него действует некоторая сила, заставляющая его отклоняться от своего прямолинейного пути, ускоряться внутрь и двигаться по круговому пути. Три таких примера центростремительной силы показаны ниже.

Центростремительная сила для равномерного кругового движения изменяет направление объекта без изменения его скорости. Идея о том, что неуравновешенная сила может изменить направление вектора скорости, но не его величину, может показаться немного странной. Как это могло быть? Есть несколько подходов к этому вопросу. Один из подходов предполагает анализ движения с точки зрения работы и энергии. Вспомним из Раздела 5 Учебного класса физики, что работа на 9 баллов.0293 сила , действующая на объект, вызывающая смещение . Количество работы, проделанной над объектом, определяется с помощью уравнения

, где тета в уравнении представляет собой угол между силой и смещением. Поскольку центростремительная сила действует на объект, движущийся по окружности с постоянной скоростью, сила всегда действует внутрь, поскольку скорость объекта направлена ​​по касательной к окружности. Это означало бы, что сила всегда направлена ​​перпендикулярно направлению смещения объекта. Угол Theta в приведенном выше уравнении равен 90 градусов, а косинус 90 градусов равен 0. Таким образом, работа центростремительной силы при равномерном круговом движении равна 0 Дж. Вспомните также из Раздела 5 Учебного класса физики, что, когда внешние силы не совершают никакой работы над объектом, полная механическая энергия (потенциальная энергия плюс кинетическая энергия) объекта остается постоянной. Таким образом, если объект движется по горизонтальному кругу с постоянной скоростью, центростремительная сила не совершает работы и не может изменить полную механическую энергию объекта. По этой причине кинетическая энергия и, следовательно, скорость объекта останутся постоянными. Сила действительно может ускорить объект, изменив его направление, но не может изменить его скорость. Фактически, всякий раз, когда неуравновешенная центростремительная сила действует перпендикулярно направлению движения, скорость объекта остается постоянной. Чтобы неуравновешенная сила изменила скорость объекта, должна быть составляющая силы в направлении (или в противоположном направлении) движения объекта.

Применение компонент вектора и второго закона Ньютона

Второй подход к вопросу о том, почему центростремительная сила вызывает изменение направления, а не изменение скорости, включает компоненты вектора и второй закон Ньютона. Следующий воображаемый сценарий будет использован, чтобы помочь проиллюстрировать это.

Предположим, что на местной фабрике по производству льда кусок льда выскальзывает из морозильной камеры, и механическая рука прикладывает силу, чтобы ускорить его движение по ледяной поверхности без трения. На прошлой неделе механическая рука работала со сбоями и толкала беспорядочно. Различные направления сил, приложенных к движущейся глыбе льда, показаны ниже. В каждом случае наблюдайте за силой по сравнению с направлением движения ледяного блока и предскажите, будет ли сила ускоряться, замедляться или не будет влиять на скорость блока. Используйте векторные компоненты, чтобы делать прогнозы. Затем проверьте свои ответы, нажав на кнопку.

Приведенные выше примеры показывают, что сила способна замедлять или ускорять объект только тогда, когда есть составляющая, направленная в том же или противоположном направлении, что и движение объекта. В случае e вертикальная сила не изменяет горизонтального движения. Иногда говорят, что перпендикулярные компоненты движения не зависят друг от друга. Вертикальная сила не может повлиять на горизонтальное движение.

Подводя итог, можно сказать, что на объект, совершающий равномерное круговое движение, действует направленная внутрь результирующая сила. Эту направленную внутрь силу иногда называют центростремительной силой, где центростремительный описывает ее направление. Без этой центростремительной силы объект никогда не мог бы изменить свое направление. Тот факт, что центростремительная сила направлена ​​перпендикулярно тангенциальной скорости, означает, что сила может изменить направление вектора скорости объекта без изменения его величины.

Мы хотели бы предложить …

Иногда недостаточно просто прочитать об этом. Вы должны взаимодействовать с ним! И это именно то, что вы делаете, когда используете один из интерактивов The Physics Classroom. Мы хотели бы предложить вам совместить чтение этой страницы с использованием нашего Интерактивного приложения Uniform Circular Motion и/или нашего интерактивного режима Race Track. Вы можете найти их в разделе Physics Interactives на нашем сайте. Оба интерактива позволяют учащемуся в интерактивном режиме исследовать результирующую силу для объекта, движущегося по кругу.

Посетите:  Равномерное круговое движение  | Гоночная трасса

На вопросы №1–№5: Объект движется в направлении по часовой окружности с постоянной скоростью. Используйте свое понимание понятий скорости, ускорения и силы, чтобы ответить на следующие пять вопросов. Используйте схему, показанную справа. Нажмите кнопку, чтобы проверить свои ответы.

1. Какой из приведенных ниже векторов представляет направление вектора силы, когда объект находится в точке А на окружности?

2. Какой из приведенных ниже векторов представляет направление вектора силы, когда объект находится в точке C на окружности?

3. Какой из приведенных ниже векторов представляет направление вектора скорости, когда объект находится в точке B на окружности?

4. Какой из приведенных ниже векторов представляет направление вектора скорости, когда объект находится в точке C на окружности?

5. Какой из приведенных ниже векторов представляет направление вектора ускорения, когда объект находится в точке B на окружности?

6. Рекс Вещи и Дорис Локед идут на свидание. Рекс делает быстрый правый поворот. Дорис начинает скользить по виниловому сиденью (которое Рекс предварительно натер воском и полировал) и сталкивается с Рексом. Чтобы сломать неловкость ситуации, Рекс и Дорис начинают обсуждать физику только что испытанного движения. Рекс предполагает, что объекты, которые движутся по кругу, испытывают внешнюю силу. Таким образом, когда поворот был сделан, Дорис испытала внешнюю силу, которая подтолкнула ее к Рексу. Дорис не соглашается, утверждая, что объекты, которые движутся по кругу, испытывают внутреннюю силу. В этом случае, по словам Дорис, Рекс двигался по кругу из-за того, что дверь толкала его внутрь. Дорис не двигалась по кругу, так как не было никакой силы, толкающей ее внутрь; она просто продолжала двигаться по прямой, пока не столкнулась с Рексом. Кто прав? Аргументируйте одну из этих двух позиций.

7. Кара Лотт занимается зимним вождением на стоянке GBS. Кара поворачивает руль, чтобы повернуть налево, но ее машина продолжает двигаться по прямой по льду.