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.

Fluid Dynamics — Почему мне кажется, что большие машины «притягивают» меня, когда я подъезжаю к ним близко?

$\begingroup$

Когда я еду на машине на высокой скорости и когда я нахожусь рядом с другой большой машиной (например, фургоном или транспортным средством), я чувствую притяжение или что-то толкает меня к другой большой машине. Какая физика в этом случае?

• гидродинамика
• давление
• повседневная жизнь
• аэродинамика
• уравнение Бернулли

$\endgroup$

0

$\begingroup$

Более или менее я согласен с предыдущими ответами:

Быстро движущаяся большая машина из вашего примера вытесняет окружающий воздух
создавая зоны турбулентности и низкого давления воздуха, которые притягивают ваш автомобиль близко друг к другу.

Кроме того, я хотел бы отметить, что это очень известное явление в аэродинамике, называемое ‘черновик’ или ‘внедрение’ .

Это очень популярная техника, которую используют автогонщики, чтобы получить преимущество во время гонки.

Более подробную информацию вы можете найти здесь:
https://en.wikipedia.org/wiki/Drafting_(аэродинамика)

$\endgroup$

$\begingroup$

Все дело в скорости и давлении между двумя транспортными средствами. Так что, в принципе, это имеет отношение к Бернулли.

Два транспортных средства тянут за собой воздух, поэтому между ними у вас будет область с более высокой скоростью жидкости, чем области слева и справа от каждого транспортного средства соответственно. Чтобы объяснить более просто, между двумя транспортными средствами вы будете тянуть воздух от двух из них, тогда как слева и справа от них вы будете тянуть воздух только от одного из них. Таким образом, у вас есть более высокая скорость жидкости между ними.

Итак, применив принцип Бернулли, вы обнаружите, что между ними у вас более низкое давление (высокая скорость), а вне их у вас будет более высокое давление (более низкая скорость), поэтому они смещаются в область с более низким давлением, которая ближе к друг друга.

$\endgroup$

1

$\begingroup$

Когда транспортное средство движется через газ или жидкость, оно вытесняет среду, в которой оно движется, и газ или жидкость должны устремиться внутрь, чтобы заполнить пустоту перемещения. Это точно так же, как носовая волна корабля, которая должна заполнить пространство сразу за кораблем. Это создает всасывание за средней точкой и к корме корабля. Я уверен, что вы чувствуете притяжение к более крупному транспортному средству только после того, как оно начало проезжать мимо вас или как раз тогда, когда вы начинаете проходить его середину.

Корабли спроектированы с выступающими кормами, чтобы их не захлестнула носовая волна, всасываемая гребными винтами позади корабля. Между прочим, многие клиперы, которые бесследно исчезли во время гонок в «ревущие 40-е», не были рассчитаны на то, чтобы выдерживать огромные смещения носовой волны, которые они создавали на скоростях, намного превышающих те, которые ранее достигали парусные корабли. С кормой, неспособной двигаться по вытесненной воде, клиперы, возможно, стали подводными лодками и плыли под носовой волной, которая сорвала грузовые люки и затопила корабль в кратчайшие сроки!

Когда вас тянет к более крупному транспортному средству, это происходит потому, что вы захвачены воздухом, устремляющимся в пустоту, образовавшуюся в результате движения более крупного транспортного средства.

$\endgroup$

$\begingroup$

Здесь явно задействовано огромное количество энергии. Все движущиеся объекты встречают сопротивление, и чем больше скорость, тем больше сопротивление. Для объектов, движущихся быстро, добавлены аэродинамические конструкции и свойства, поэтому он испытывает меньше турбулентной силы, давящей на объект. Драфт в гоночном автомобиле является полезным примером этого. Транспортное средство впереди прорывается сквозь воздух, в то время как автомобиль сзади едет внутри сквозняка или спутного потока. Внутри слипстрима для создания той же скорости потребуется гораздо меньше энергии. Таким образом, вас не втягивает автомобиль впереди, потому что при тех же условиях мощности вы встречаете гораздо меньшее сопротивление или сопротивление, поэтому вам наверняка придется сбросить газ. Переднее транспортное средство преодолевает турбулентность для транспортного средства позади. Почитайте про аэродинамику.

$\endgroup$

$\begingroup$

Нет, совсем нет. Это не имеет ничего общего с гравитацией. Массы автомобилей настолько малы, что вы даже не можете думать о гравитации между ними. Гравитация есть, но она незначительна.

И один человек ответил давлением. Это тоже не то. Да, если вы положите два листа бумаги друг против друга и подуете в их середину, бумаги будут выглядеть так, как будто они притягиваются друг к другу, но дело в том, что давление воздуха в середине удаляется, и только давление снаружи применение силы к бумагам. Однако в нашем случае давление воздуха не так велико, чтобы толкать две машины! Если дунуть между двумя кусками металла, согнутся ли они навстречу друг другу? Конечно, нет!

Но твой ответ — это, наверное, ментальное. Может быть, страх удариться об эту машину или что-то еще заставляет вас думать, что вы приближаетесь к машине, но это не так. На самом деле, я читал статью несколько лет назад о том, когда вы сидите на высоте и чувствуете, что хотите столкнуть другого человека или себя вниз, даже если вы этого не хотите. Но что бы это ни было, оно не имеет ничего общего с физическим явлением.

$\endgroup$

2

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но никогда не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

.

Движение и силы: первый закон движения Ньютона

Действия, описанные ниже, привлекают всеобщее внимание! Учащиеся с нарушениями зрения получают возможность почувствовать вес различных предметов, лежащих на скатерти, а также возможность осмотреть стол до и после того, как скатерть потянут.

Словарь

Инерция – тенденция объекта сохранять свое движение

Инерция

Положите книгу на стол. Книга движется? Если вы не толкнете книгу, она останется на том же месте, где вы ее оставили. Представьте себе космический корабль, движущийся в космосе. Когда двигатели выключены, космический корабль будет двигаться в космосе с той же скоростью и в том же направлении. Книга и космический корабль имеют инерцию. Из-за инерции покоящийся объект разрывается, чтобы остаться в покое. Движущийся объект имеет тенденцию двигаться с постоянной скоростью по прямой линии.

Книга на столе

Первый закон Ньютона

Первый закон движения Ньютона объясняет, как инерция влияет на движущиеся и неподвижные объекты. Первый закон Ньютона гласит, что объект будет оставаться в покое или двигаться с постоянной скоростью по прямой линии, если на него не действует неуравновешенная сила. Согласно первому закону Ньютона, чтобы сдвинуть книгу на вашем столе, необходима неуравновешенная сила. Вы можете подавать силу, толкая книгу. Неуравновешенная сила необходима для изменения скорости или направления космического корабля. Эта сила может быть обеспечена двигателем космического корабля.

Эффекты инерции

Эффект инерции можно увидеть повсюду. В бейсболе, например, чтобы преодолеть инерцию, бегун должен «закруглять» базы, а не делать резкие повороты. В качестве более знакомого примера инерции подумайте о поездке в автомобиле. Вы и автомобиль имеете инерцию. Если машина внезапно останавливается, ваше тело продолжает двигаться вперед. Когда машина снова начинает движение, ваше тело старается оставаться в покое. Вы двигаетесь вперед, потому что автокресло оказывает на ваше тело неуравновешенную силу.

Материалы

• Скатерть
• 2 небьющиеся пластины
• 2 небьющиеся чашки
• 2 вилки, ложки, салфетки
• Чем тяжелее чашки и тарелки, тем лучше работает

• Учебник

Процедура

1. Начните со скатерти на столе или письменном столе.
2. Накройте стол как к обеду.
3. Обратите внимание на разницу в массе каждого объекта. Книга имеет наибольшую массу, а салфетка – наименьшую.
4. Попробуйте фокус фокусника, схватив края скатерти, а затем быстро выдернув ее из-под предметов на столе.
5. Надеюсь, вы заметили, что салфетка слетела (меньше инерции), а столовое серебро, тарелки и книга остались на месте.

Вопросы и выводы

1. В космосе космический корабль с выключенными двигателями будет двигаться с постоянной скоростью в одном и том же __.
2. Книга не будет двигаться сама по себе, потому что у нее есть __.
3. Книга останется в покое, если на нее не действует __ сила.