Példák testek kölcsönhatására az életből. Testek kölcsönhatása a fizikában

>> Testek kölcsönhatása

• Miért mozog a Hold a Föld körül, és miért nem repül a világűrbe? Melyik testet nevezzük töltöttnek? Hogyan lépnek kapcsolatba egymással a töltött testek? Milyen gyakran találkozunk elektromágneses kölcsönhatásokkal? Ez csak néhány kérdés, amellyel ebben a bekezdésben foglalkoznunk kell. Kezdjük el!

1. Győződjön meg arról, hogy a testek kölcsönhatásba lépnek egymással

A mindennapi életben folyamatosan találkozunk azzal, hogy egyes testek különféle hatásokat gyakorolnak másokra. Az ajtó kinyitásához kézzel kell „hatni” rá; a láb becsapódása hatására a labda a kapuba repül; még akkor is, ha leülsz egy székre, akkor hat rá (1.35. ábra, p. 38).

Ugyanakkor, amikor kinyitjuk az ajtót, érezzük a hatását a kezünkön, a labda hatása a lábunkra különösen akkor érezhető, ha mezítláb focizik, a szék hatása pedig megakadályozza, hogy a padlóra essünk. Vagyis a cselekvés mindig interakció: ha az egyik test a másikra hat, akkor a másik test az elsőre.

Rizs. 1.35. Példák testek közötti kölcsönhatásra

Jól látható, hogy az akció nem egyoldalú. Végezzen egy egyszerű kísérletet: miközben korcsolyán áll, enyhén nyomja meg barátját. Ennek eredményeként nemcsak a barátod kezd el mozogni, hanem te magad is elkezdsz mozogni.

Ezek a példák megerősítik a tudósok azon következtetését, hogy a természetben mindig interakcióval foglalkozunk, és nem egyoldalú cselekvéssel.

Nézzünk meg közelebbről néhány interakciótípust.

2. Emlékezzen a gravitációs kölcsönhatásra

Miért esik le és mozdul lefelé bármilyen tárgy, legyen az egy kézből kiengedett ceruza, egy falevél vagy egy csepp eső? Miért nem repül egyenesen az íjból kilőtt nyílvessző, hanem végül a földre esik? Miért kering a Hold a Föld körül? Mindezen jelenségek oka az, hogy a Föld más testeket vonz magához, és ezek a testek a Földet is magukhoz vonzzák. Például a Hold gravitációja dagályokat okoz a Földön (1.37. ábra). Bolygónk és a Naprendszer összes többi bolygója vonzódik a Naphoz és egymáshoz.

Rizs. 1.36. Az esőcseppek a Föld gravitációjának hatására hullanak alá

1687-ben a kiváló angol fizikus, Isaac Newton (1.38. ábra) megfogalmazott egy törvényt, amely szerint az Univerzum minden teste között kölcsönös vonzalom van.

Rizs. 1.37. Az árapály a Hold gravitációjának következménye

Az anyagi tárgyaknak ezt a kölcsönös vonzását nevezzük gravitációs kölcsönhatásnak. Newton kísérletek és matematikai számítások alapján megállapította, hogy a gravitációs kölcsönhatás intenzitása növekszik a kölcsönhatásban lévő testek tömegének növekedésével. Éppen ezért könnyű meggyőződnünk arról, hogy téged és engem a Föld vonz, de az asztalszomszéd vonzását egyáltalán nem érezzük.

3. A makromágneses kölcsönhatás megismerése

Vannak más típusú interakciók is. Például, ha egy léggömböt selyemmel dörzsöl, az különféle könnyű tárgyakat kezd vonzani: rostokat, rizsszemeket, papírdarabokat (1.39. ábra). Egy ilyen golyót felvillanyozottnak vagy feltöltöttnek mondják.

A töltött testek kölcsönhatásba lépnek egymással, de interakciójuk jellege eltérő lehet: vagy vonzzák, vagy taszítják egymást (1.40. ábra).

Rizs. 1.38. A híres angol tudós, Isaac Newton (1643-1727)

A jelenség első komolyabb vizsgálatait William Gilbert (1544-1603) angol tudós végezte a 16. század végén.

Rizs. 1.39. Egy felvillanyozott labda magához vonz egy papírlapot

Rizs. 1.40. Két töltött golyó kölcsönhatásba lép egymással: a - vonz; b - taszítás

Gilbert a töltött testek közötti kölcsönhatást elektromosnak nevezte (a görög elektron - borostyán szóból), mivel az ókori görögök észrevették, hogy a borostyán, ha dörzsöli, elkezdi magához vonzani a kis tárgyakat.

Tudja jól, hogy az iránytű tűje, ha szabadon foroghat, mindig megáll úgy, hogy az egyik vége északra, a másik délre mutat (1.41. ábra). Ez annak köszönhető, hogy az iránytű tű mágnes, a Föld bolygónk is mágnes, és egy hatalmas, és két mágnes mindig kölcsönhatásban van egymással. Vegyünk bármelyik két mágnest, és amint megpróbáljuk közelebb hozni őket egymáshoz, azonnal vonzódást vagy taszítást fogunk érezni. Ezt a kölcsönhatást mágnesesnek nevezzük.

A fizikusok azt találták, hogy az elektromos és mágneses kölcsönhatásokat leíró törvények azonosak. Ezért a tudományban szokás egyetlen elektromágneses kölcsönhatásról beszélni.

Szó szerint minden lépésnél találkozunk elektromágneses kölcsönhatásokkal – elvégre, amikor sétálunk, kölcsönhatásba lépünk az útfelülettel (eltoljuk magunkat), és ennek a kölcsönhatásnak a természete elektromágneses. Az elektromágneses kölcsönhatásoknak köszönhetően mozogunk, ülünk és írunk. Az elektromágneses kölcsönhatás segítségével látunk, hallunk, szagolunk és tapintunk is (1.42. ábra). A legtöbb modern készülék és háztartási készülék működése elektromágneses kölcsönhatáson alapul.

Mondjuk tovább: a fizikai testek létezése, beleértve téged és engem is, lehetetlen lenne elektromágneses kölcsönhatás nélkül. De mi köze van mindehhez a töltött golyók és a mágnesek kölcsönhatásának? - kérdezed. Ne rohanjon: a fizika tanulmányozásával biztosan meg lesz győződve arról, hogy ez az összefüggés létezik.

4. Megoldatlan problémákkal nézünk szembe

Leírásunk hiányos lesz, ha nem említünk két további interakciótípust, amelyeket csak a múlt század közepén fedeztek fel.

Rizs. 1.41 Az iránytű mindig északra néz

Rizs. 1.42 Az elektromágneses kölcsönhatásnak köszönhetően látunk, hallunk, értünk

Ezeket erős és gyenge kölcsönhatásoknak nevezik, és csak a mikrokozmoszban hatnak. Így négy különböző típusú interakció létezik. Ez túl sok? Természetesen sokkal kényelmesebb lenne egyetlen univerzális típusú interakcióval foglalkozni. Sőt, már van példa különféle – elektromos és mágneses – kölcsönhatások egyetlen elektromágneses összekapcsolására.

A tudósok sok évtizeden át próbáltak egy ilyen egyesülés elméletét létrehozni. Néhány lépés már megtörtént. A 20. század 60-as éveiben lehetőség nyílt az úgynevezett elektrogyenge kölcsönhatás elméletének megalkotására, amelynek keretében az elektromágneses és a gyenge kölcsönhatásokat kombinálták. Ám az interakció minden típusának teljes („nagyszerű”) egyesítése még messze van. Ezért mindegyikőtöknek lehetősége van egy világ jelentőségű tudományos felfedezésére!

• Foglaljuk össze

A kölcsönhatás a fizikában a testek vagy részecskék egymásra gyakorolt ​​hatása. Röviden leírtuk a tudomány által ismert négy kölcsönhatás két típusát: a gravitációs és az elektromágneses.

A testek vonzása a Földhöz, a bolygók a Naphoz és fordítva a gravitációs kölcsönhatás megnyilvánulásának példája.

Az elektromos kölcsönhatásra példa az elektromosított léggömb kölcsönhatása papírdarabokkal. A mágneses kölcsönhatásra példa az iránytű tűjének kölcsönhatása a Földdel, amely egyben mágnes is, aminek következtében a tű egyik vége mindig északra, a másik délre mutat.

Az elektromos és mágneses kölcsönhatások egyetlen elektromágneses kölcsönhatás megnyilvánulásai.

• Ellenőrző kérdések

1. Mondjon példákat testek közötti kölcsönhatásra!

2. Milyen típusú kölcsönhatások léteznek a természetben?

3. Mondjon példákat a gravitációs kölcsönhatásra!

4. Ki fedezte fel azt a törvényt, amely szerint az Univerzum minden teste között kölcsönös vonzalom van?

5. Mondjon példákat elektromágneses kölcsönhatásra!

• Gyakorlat

Írjon rövid esszét a „Testek interakcióját megerősítő tapasztalataim” témában (lehet akár költészet is!).

• Fizika és technológia Ukrajnában

Lev Vasziljevics Shubnikov (1901-1945) rövid életének jelentős részét Harkovban élte, ahol az alacsony hőmérsékletű laboratóriumot vezette. A laboratóriumban végzett számos mérés pontossága nem volt rosszabb, mint a modernek. A 30-as években a laboratóriumban oxigént, nitrogént és egyéb gázokat folyékony formában nyertek. Shubnikov volt az úgynevezett szupravezető állapotban lévő fémek tanulmányozásának alapítója, amikor az anyag elektromos ellenállása nulla. A tudós legnagyobb jutalma az, ha az általa felfedezett jelenség nevét szakkifejezés helyett maga a tudós neve használja. „Shubnikov-de Haas-effektus”; „Shubnikov fázis”; Az „Obreimov-Shubnikov módszer” csak néhány példa a híres ukrán tudós hozzájárulására a modern fizika felépítéséhez.

Fizika. 7. évfolyam: Tankönyv / F. Ya. Bozhinova, N. M. Kiryukhin, E. A. Kiryukhina. - X.: "Ranok" Kiadó, 2007. - 192 p.: ill.

Ahhoz, hogy egy test egyenletesen és egyenes vonalúan pihenjen vagy mozogjon, vagy egyáltalán nem kell rá hatni, vagy úgy kell hatni rá, hogy az összes test összhatása kompenzálva legyen. Eljött az idő, hogy kitaláljuk, minek kell történnie ahhoz, hogy a test elkezdje változtatni a sebességet, azaz gyorsulást szerezzen. Ehhez emlékeznie kell néhány fizikai mennyiségre, amellyel az előző évfolyamokon találkoztunk a fizika órákon.

Mint ismeretes, egy test sebessége csak akkor változik, ha egy másik test hat rá. Például egy súly szabadesése a Föld ráhatása következtében. Eséskor a sebesség növekszik, ami azt jelenti, hogy változása ennek a hatásnak köszönhető (1. ábra).

Rizs. 1. Szabadesés

De ugyanakkor a második test sebessége is megváltozik. Próbálj meg kilökni a jégen a melletted álló baráttól. Észre fogja venni, hogy a barátja is mozogni kezd. A testek kölcsönhatásba lépnek. Nincs olyan, hogy egyoldalú fellépés.

A testek kölcsönhatásának jellemzéséhez be kell vezetni egy fizikai mennyiséget, ilyen mennyiség az erő.

Kényszerítés - ez egy vektormennyiség, amely az egyik test hatását a másikra jellemzi (testek kölcsönhatása). Az erő a kölcsönhatás mértéke. Az SI erő mértékegysége a newton.

N (newton)

Mivel egy test gyorsulást tapasztal egy erő hatására, kapcsolatot kell létesíteni a test által elért gyorsulás és a gyorsulást okozó erő között.

Ha különböző nagyságú erőket fejtünk ki egy olyan kocsira, amelyre egy speciális felfüggesztett súllyal rendelkező szerkezet van felszerelve (2. ábra), amely a kocsi gyorsulásakor elhajlik, akkor észrevehető, hogy a súly kihajlása az alkalmazott erő növelésével nő. Vagyis az a gyorsulás, amelyet egy test a rá ható erő hatására ér el, egyenesen arányos ennek az erőnek a nagyságával (3. ábra). A gyorsulás az erővel azonos irányú.

Rizs. 2. Egy test erő és gyorsulása közötti kapcsolat vizsgálata

Rizs. 3. A test gyorsulása a rá ható erő hatására egyenesen arányos ennek az erőnek a nagyságával.

A gyorsulás a testsúlytól is függ.

Ha megváltoztatja a kocsi tömegét (4. ábra), amelyre állandó erő hat, észreveszi, hogy a súly elhajlása a tömeg növekedésével csökken. Vagyis a gyorsulás fordítottan arányos a test tömegével.

Rizs. 4. Az a gyorsulás, amelyet egy test a rá ható erő hatására ér el, fordítottan arányos a test tömegével.

Newton második törvénye egyesíti a fentebb kapott két következtetést.

Newton második törvénye: gyorsulás, amelyet egy test a rá ható erő hatására ér el F, egyenesen arányos ennek az erőnek a nagyságával és fordítottan arányos a test tömegével.

Ha egy testre több erő hat, akkor ezeknek az erőknek az eredője, azaz egy bizonyos összerő, amelynek meghatározott iránya és számértéke van. Ez azt jelenti, hogy gyakorlatilag minden olyan eset, amikor különböző erőket alkalmaznak egy adott időpillanatban, le lehet redukálni egy eredő erő hatását.

Eredő Olyan erőt neveznek, amely ugyanolyan gyorsulást ad a testnek, mint a testre ható összes erő vektorösszege.

És így, Newton második törvényeígy is megfogalmazható: a testre ható összes erő eredője egyenlő a test tömegének és az ezen erők hatására elért gyorsulásnak a szorzatával.

A kölcsönhatás típusai a fizikában

A természetben négyféle interakció létezik.

1. Gravitációs(gravitációs erő) a tömeggel rendelkező testek közötti kölcsönhatás. A kozmikus testek léptékében jelentős. Érezzük például vonzalmunkat a Föld felé, mivel annak hatalmas tömege van, de nem érezzük a vonzerőt az asztalhoz, székhez és más, viszonylag kis tömegű testekhez.

2. Elektromágneses. Bármely atom összetétele tartalmaz töltött részecskéket, ezért az ilyen kölcsönhatás alapvető, és mindig és mindenhol találkozunk vele. Az elektromágneses kölcsönhatás felelős az olyan mechanikai erőkért, mint a súrlódási erő (5. ábra) és a rugalmas erő.

Rizs. 5. A súrlódási erő természete

Az intermolekuláris távolság növekedésével az intermolekuláris vonzás és taszító erők csökkennek - csak a vonzóerők csökkennek lassabban, mint a taszító erők -, ezért teljes rugalmassági erők keletkeznek, amelyek az intermolekuláris vonzási erők felé irányulnak (6. ábra).

Rizs. 6. A rugalmas erő természete

A gravitációs kölcsönhatáshoz képest az elektromágneses kölcsönhatás sokkal erősebb, de az elsővel ellentétben elektromos töltésű testekre érvényes.

3. Erős. Ezt a kölcsönhatást körülbelül 100 évvel ezelőtt fedezték fel. A tudósok ekkor kezdtek azon töprengeni, hogy a pozitív töltésű, az atommag részét képező protonok hogyan tartják ott (7. ábra), mert a hasonló töltésű testeknek taszítaniuk kell egymást. Az erős erő megtartja a protonokat az atommagban. Ez a kölcsönhatás rövid hatótávolságú, azaz a mag méretének nagyságrendjéhez tartozó távolságon keresztül hat.

Rizs. 7. Az erős erő megtartja a protonokat az atommagban

4. Gyenge. Ez a kölcsönhatás felelős bizonyos típusú kölcsönhatásokért az elemi részecskék között, bizonyos típusú β-bomlásért és más, az atomban, az atommagban lezajló folyamatokért (8. ábra).

Rizs. 8. Alfa, béta és gamma bomlás

Sok fizikus úgy véli, hogy a természetben egy általános kölcsönhatás létezik, és a fenti kölcsönhatások csak annak megnyilvánulásai, és megpróbálják megszerezni az úgynevezett egységes térelméletet, amelyben mind a négy típust egyre redukálják. Jelenleg lehetőség nyílt az elektromágneses, erős és gyenge kölcsönhatások kombinálására.

Newton második törvénye az NSO-ban. Centrifugális erő

A Newton-törvények inerciális vonatkoztatási rendszerben teljesülnek, de el lehet érni, hogy ezek a törvények nem inerciális vonatkoztatási rendszerben (NSF) is teljesüljenek.

A tudósok egyetértettek abban, hogy úgy vélik, hogy az NSO-ban a testben a gyorsulás megjelenéséért felelős szokásos erők mellett vannak tehetetlenségi erők - egy speciális erőtípus. Azokhoz a gyorsulásokhoz kapcsolódnak, amelyekkel egy nem inerciális rendszer elmozdul egy inerciális rendszerhez képest.

Az NSO-ban Newton második törvénye a következő formát ölti:

,

ahol a gyorsulás nem inerciális referenciakeretben; - tehetetlenségi erő

ahol az inerciális referenciarendszer abszolút gyorsulása

Az NSO-ban Newton tehetetlenségi erőkre vonatkozó harmadik törvénye nem teljesül.

A tehetetlenségi erő példája az centrifugális erő. Az autó éles kanyarodása során egy személy beszorul az ülésbe. Ennek az embernek a szemszögéből centrifugális erő hat, a földön lévő szemlélő szemszögéből pedig az ember tehetetlenségből halad tovább, miközben az autósülés hajlamos elfordulni (9. ábra).

Rizs. 9. Centrifugális erő

Hogyan találjuk meg az eredő erőt

Eredményes (eredményes) olyan erő, amelynek eredménye megegyezik a testre ható összes erő összhatásával (10. ábra).

Rizs. 10. Az eredő megkeresése

Az erőknek nem feltétlenül kell kölcsönösen növelniük egymást. Képzelje el, hogy télen szánkózik (11. ábra). Az első helyzetben a barátaid által biztosított erők összeadódnak. A másodikban az egyik barát nem akarja feladni a szánkót, és a másik irányba húzza. Ebben az esetben az erőmodulokat levonjuk.

Rizs. 11. Illusztráció például

Tekintsünk egy példát, amikor az erők nem egy egyenes mentén, hanem különböző irányokba irányulnak. ábrán. A 11. ábra egy ferde síkban lévő testet mutat be, amely a súrlódás hatására rajta van tartva. Ezen az erőn kívül a testre hat a gravitációs erő () és a talajreakció erő (). Ha a test egyensúlyi helyzetben van, akkor az összes erő vektorösszege egyenlő nullával, azaz az eredő nullával egyenlő.

Következésképpen a test által elért gyorsulás is nulla.

Rizs. 11. A testre ható erők

Bibliográfia

1. G.Ya. Myakishev, B.B. Buhovcev, N.N. Szockij. Fizika 10. - M.: Oktatás, 2008.
2. A.P. Rymkevich. Fizika. Problémakönyv 10-11. - M.: Túzok, 2006.
3. O.Ya. Savchenko. Fizikai problémák. - M.: Nauka, 1988.
4. A.V. Peryskin, V.V. Krauklis. Fizika tanfolyam. T. 1. - M.: Állam. tanár szerk. min. az RSFSR oktatása, 1957.

1. Studopedia.org internetes portál ().
2. Abitura.com internetes portál ().
3. Internetes portál School-collection.edu.ru ().
4. Class-fizika.narod.ru internetes portál ().
5. Fizika-lekcii.ucoz.ua internetes portál ().

Házi feladat

A klasszikus fizika szerint az általunk ismert világban a testek és részecskék folyamatosan kölcsönhatásban vannak egymással. Még ha nyugalmi tárgyakat is megfigyelünk, ez nem jelenti azt, hogy semmi sem történik. A molekulák, atomok és elemi részecskék közötti tartóerőknek köszönhetően láthatunk egy tárgyat a fizikai világ anyaga formájában, amely elérhető és érthető számunkra.

A testek kölcsönhatása a természetben és az életben

Mint saját tapasztalatunkból tudjuk, ha valaminek elesik, nekiütközik, valaminek ütközik, az kellemetlen és fájdalmas. Tolsz egy autót, vagy egy óvatlan járókelő beleütközik. Ilyen vagy olyan módon kölcsönhatásba lépsz a körülötted lévő világgal. A fizikában ezt a jelenséget „testek kölcsönhatásaként” határozták meg. Nézzük meg részletesen, hogy a modern klasszikus tudomány milyen típusokra osztja őket.

A testek közötti interakció típusai

A természetben négyféle kölcsönhatás létezik a testek között. Az első, jól ismert, a testek gravitációs kölcsönhatása. A testek tömege határozza meg a gravitáció erősségét.

Elég nagynak kell lennie ahhoz, hogy észrevegyük. Ellenkező esetben az ilyen típusú interakciók megfigyelése és rögzítése meglehetősen nehéz. A tér az a hely, ahol a gravitációs erők megfigyelhetők a hatalmas tömegű kozmikus testek példájában.

A gravitáció és a testtömeg kapcsolata

Közvetlenül a testek közötti kölcsönhatás energiája egyenesen arányos a tömeggel és fordítottan arányos a köztük lévő távolság négyzetével. Ez a modern tudomány definíciója szerint történik.

Ön és a bolygónkon lévő összes objektum vonzása annak a ténynek köszönhető, hogy két tömegű test között kölcsönhatási erő van. Ezért a felfelé dobott tárgy visszacsalódik a Föld felszínéhez. A bolygó meglehetősen masszív, így a cselekvés ereje észrevehető. A gravitáció a testek kölcsönhatását idézi elő. A testek tömege lehetővé teszi annak megnyilvánulását és regisztrálását.

A gravitáció természete nem világos

Ennek a jelenségnek a természete napjainkban sok vitát és találgatást vált ki, a tényleges megfigyelésen és a tömeg és a vonzás látható kapcsolatán kívül a gravitációt okozó erőt nem sikerült azonosítani. Bár manapság számos kísérletet végeznek a gravitációs hullámok világűrben történő észlelésével kapcsolatban. Pontosabb feltételezést tett egykor Albert Einstein.

Azt a hipotézist fogalmazta meg, hogy a gravitációs erő a téridő szövetének a benne elhelyezkedő testek görbületének szorzata.

Ezt követően, amikor a teret az anyag kiszorítja, az hajlamos helyreállítani térfogatát. Einstein azt javasolta, hogy fordított összefüggés van az erő és az anyag sűrűsége között.

Ennek a függőségnek egy egyértelmű példája a fekete lyukak, amelyek hihetetlen sűrűségű anyaggal és gravitációval rendelkeznek, amelyek nemcsak a kozmikus testeket, hanem a fényt is vonzzák.

A gravitáció természetének hatásának köszönhető, hogy a testek közötti kölcsönhatás ereje biztosítja a bolygók, csillagok és más űrobjektumok létezését. Ezen túlmenően, egyes objektumok forgása mások körül ugyanezen okból áll fenn.

Az elektromágneses erők és a haladás

A testek elektromágneses kölcsönhatása némileg a gravitációs kölcsönhatásra emlékeztet, de sokkal erősebb. Létezésének oka a pozitív és negatív töltésű részecskék kölcsönhatása. Valójában ez elektromágneses mező megjelenését okozza.

A test(ek) állítják elő, vagy felszívódnak, vagy töltött testek kölcsönhatását idézik elő. Ez a folyamat nagyon fontos szerepet játszik az élő sejt biológiai aktivitásában és a benne lévő anyagok újraelosztásában.

Ezenkívül az erők elektromágneses megnyilvánulásának egyértelmű példája a közönséges elektromos áram, a bolygó mágneses tere. Az emberiség ezt az erőt meglehetősen széles körben használja az adatok továbbítására. Ezek a mobilkommunikáció, a televízió, a GPRS és még sok más.

A mechanikában ez a rugalmasság és a súrlódás formájában nyilvánul meg. Ennek az erőnek a jelenlétét demonstráló egyértelmű kísérletet mindenki ismer egy iskolai fizikatanfolyamról. Ez egy ebonit polc dörzsölése selyemkendővel. A felületen megjelenő negatív töltésű részecskék vonzzák a könnyű tárgyakat. Mindennapi példa a fésű és a haj. Miután a műanyag többször átmozgatja a hajon, vonzalom keletkezik közöttük.

Érdemes megemlíteni az iránytűt és a Föld mágneses terét. A nyíl mágnesezett, és pozitív és negatív töltésű részecskékkel végződik, ennek eredményeként reagál a bolygó mágneses mezőjére. „Pozitív” végét a negatív részecskék irányába fordítja és fordítva.

Kis méretű, de hatalmas erősségű

Ami az erős kölcsönhatást illeti, sajátossága némileg az elektromágneses típusú erőkre emlékeztet. Ennek oka a pozitív és negatív töltésű elemek jelenléte. Az elektromágneses erőhöz hasonlóan az ellentétes töltések jelenléte a testek kölcsönhatásához vezet. A testek tömege és a köztük lévő távolság nagyon kicsi. Ez a szubatomi világ azon területe, ahol az ilyen objektumokat részecskéknek nevezik.

Ezek az erők az atommag tartományában hatnak, és kommunikációt biztosítanak a protonok, elektronok, barionok és más elemi részecskék között. Méretükből adódóan a nagy tárgyakhoz képest a töltött testek kölcsönhatása sokkal erősebb, mint az elektromágneses típusú erővel.

Gyenge erők és radioaktivitás

A gyenge típusú kölcsönhatás közvetlenül összefügg az instabil részecskék bomlásával, és különböző típusú sugárzások kibocsátásával jár együtt alfa-, béta- és gamma-részecskék formájában. A hasonló tulajdonságokkal rendelkező anyagokat általában radioaktívnak nevezik.

Ezt az erőtípust gyengének nevezik, mivel gyengébb, mint az elektromágneses és az erős kölcsönhatás. Ez azonban erősebb, mint a gravitációs kölcsönhatás. A részecskék közötti távolság ebben a folyamatban nagyon kicsi, 2·10-18 méter nagyságrendű.

Az erő felfedezésének és az alapvető fontosságúak közé történő meghatározásának ténye egészen a közelmúltban történt.

Amikor Henri Becquerel 1896-ban felfedezte az anyagok, különösen az uránsók radioaktivitásának jelenségét, megkezdődött az erők ilyen típusú kölcsönhatásának vizsgálata.

Négy erő hozta létre az univerzumot

Az egész Univerzum a modern tudomány által felfedezett négy alapvető erőnek köszönhetően létezik. Ők szülték az űrt, galaxisokat, bolygókat, csillagokat és különféle folyamatokat abban a formában, ahogyan megfigyeljük. Ebben a szakaszban a természet alapvető erőinek meghatározása befejezettnek tekinthető, de talán idővel megismerjük az új erők jelenlétét, és az univerzum természetének ismerete egy lépéssel közelebb kerül hozzánk.

A testek kölcsönhatása

Bármilyen példát hozhat a test interakciójára. Amikor egy csónakban egy másik kötelet kezdesz húzni, a csónakod minden bizonnyal előre fog haladni. Ha a második csónakon cselekszel, arra kényszeríted, hogy a saját csónakodra cselekedjen.

Ha megrúg egy futballlabdát, azonnal érezni fogja a visszarúgást a lábán. Amikor két biliárdgolyó összeütközik, megváltoztatják a sebességüket, azaz. Mindkét golyó gyorsul. Mindez a testek közötti kölcsönhatás általános törvényének megnyilvánulása.

A testek egymásra gyakorolt ​​hatásai nemcsak a testek közvetlen érintkezése során kölcsönhatás jellegűek. Helyezzen például két erős, különböző pólusú, egymással szemben lévő mágnest egy sima asztalra, és azonnal látni fogja, hogy elkezdenek egymás felé haladni. A Föld vonzza a Holdat (univerzális gravitáció), és arra kényszeríti, hogy egy görbe úton haladjon; viszont a Hold is vonzza a Földet (szintén az egyetemes gravitációs ereje). Bár természetesen a Földhöz kapcsolódó vonatkoztatási keretben a Föld ezen erő által okozott gyorsulása közvetlenül nem érzékelhető, az árapály formájában nyilvánul meg.

Kísérlet segítségével derítsük ki, hogyan függenek össze két test közötti kölcsönhatási erők. Az erők durva mérése a következő kísérletekkel végezhető el:

1 tapasztalat. Vegyünk két próbapadot, akasszuk egymáshoz a horgokat, és a gyűrűket fogva kifeszítjük, figyelve mindkét próbapad leolvasását.

Látni fogjuk, hogy bármely szakaszon mindkét próbapad leolvasása azonos lesz; Ez azt jelenti, hogy az az erő, amellyel az első próbapad a másodikra ​​hat, megegyezik azzal az erővel, amellyel a második próbapad hat az elsőre.

2 tapasztalat. Vegyünk egy elég erős mágnest és egy vasrudat, és helyezzük a görgőkre, hogy csökkentsük az asztal súrlódását. A mágnesre és a rúdra azonos puha rugókat rögzítünk, a másik végüket az asztalra akasztjuk. A mágnes és a rúd vonzzák egymást és megfeszítik a rugókat.

A tapasztalat azt mutatja, hogy mire a mozgás leáll, a rugók egyformán megfeszülnek. Ez azt jelenti, hogy a rugók oldaláról mindkét testre egyenlő nagyságú és ellentétes irányú erők hatnak.

Mivel a mágnes nyugalomban van, az erő egyenlő nagyságú és ellentétes irányú azzal az erővel, amellyel a blokk hat rá.

Ugyanígy a mágnesből és a rugóból a blokkra ható erők egyenlő nagyságúak és ellentétes irányúak.

A tapasztalatok azt mutatják, hogy a két test közötti kölcsönhatási erők egyenlő nagyságúak és ellentétes irányúak még olyan esetekben is, amikor a testek mozognak.

3 tapasztalat. Két személy A és B két sínen guruló kocsin áll, kezükben tartják a kötél végeit. Könnyen megállapítható, hogy mindegy, ki húzza a kötelet, A vagy B, vagy mindkettő, a kocsik mindig egyszerre kezdenek mozogni, ráadásul ellentétes irányba. A kocsik gyorsulásának mérésével ellenőrizhető, hogy a gyorsulások fordítottan arányosak-e az egyes kocsik (beleértve a személyt is) tömegével. Ebből következik, hogy a kocsikra ható erők egyenlő nagyságúak.

Newton első törvénye. Inerciális referenciarendszerek

A dinamika első törvényeként Newton elfogadta a Galilei által felállított törvényt: egy anyagi pont nyugalmi állapotot vagy egyenletes lineáris mozgást tart fenn, amíg más testek hatása ki nem emeli ebből az állapotból.

Newton első törvénye azt mutatja, hogy a nyugalom vagy az egyenletes lineáris mozgás nem igényel semmilyen külső hatást annak fenntartásához. Ez feltárja a testek sajátos dinamikus tulajdonságát, amelyet tehetetlenségüknek neveznek.

Ennek megfelelően Newton első törvényét tehetetlenségi törvénynek nevezzük, és a test mozgását más testek befolyásának hiányában tehetetlenségi mozgásnak nevezzük.

A mechanikai mozgás relatív: karaktere ugyanazon testre eltérő lehet az egymáshoz képest mozgó különböző vonatkoztatási rendszerekben. Például egy mesterséges földi műhold fedélzetén lévő űrhajós mozdulatlan a műholdhoz társított referenciakeretben. Ugyanakkor a Földhöz képest a műholddal együtt mozog elliptikus pályán, i.e. nem egyenletesen vagy egyenesen.

Ezért természetes, hogy Newton első törvénye nem teljesül minden vonatkoztatási rendszerben. Például egy hajókabin sima padlóján fekvő labda, amely egyenes vonalban és egyenletesen mozog, elkezdhet mozogni a padló mentén anélkül, hogy bármilyen test befolyásolná. Ehhez elég, ha a hajó sebessége elkezd változni.

Inerciális vonatkoztatási rendszernek nevezzük azt a vonatkoztatási rendszert, amelyhez képest egy külső hatásoktól mentes anyagi pont nyugalomban van, vagy egyenletesen és egyenesen mozog. Az első törvény, Newton első törvényének tartalma lényegében két állításra redukálódik: egyrészt arra, hogy minden testnek megvan a tehetetlenségi tulajdonsága, másrészt pedig arra, hogy vannak inerciális vonatkoztatási rendszerek.

Bármely két inerciális referenciarendszer csak transzlációsan, sőt egyenletesen és egyenes vonalúan mozoghat egymáshoz képest. Kísérletileg megállapították, hogy a heliocentrikus vonatkoztatási rendszer gyakorlatilag inerciális, amelynek origója a Naprendszer tömegközéppontjában (kb. a Nap középpontjában) található, és a tengelyei három távoli irányban vannak megrajzolva. csillagok, például úgy választva, hogy a koordinátatengelyek egymásra merőlegesek legyenek.

A laboratóriumi referenciarendszer, amelynek koordinátatengelyei mereven kapcsolódnak a Földhöz, elsősorban a Föld napi forgása miatt nem tehetetlen. A Föld azonban olyan lassan forog, hogy a felszínén lévő pontok maximális normál gyorsulása a napi forgás során nem haladja meg a 0,034 m/-t, ezért a legtöbb gyakorlati feladatban a laboratóriumi vonatkoztatási rendszer megközelítőleg tehetetlennek tekinthető.

Az inerciális vonatkoztatási rendszerek nemcsak a mechanikában, hanem a fizika minden más ágában is különleges szerepet töltenek be. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy az Einstein-féle relativitáselv szerint bármely fizikai törvény matematikai kifejezésének minden inerciális vonatkoztatási rendszerben azonos formájúnak kell lennie.

Az erő egy vektormennyiség, amely a kérdéses testre más testek mechanikai hatásának mértéke. Mechanikai kölcsönhatás történhet mind a közvetlenül érintkező testek között (például súrlódás közben, amikor a testek egymáshoz nyomódnak), mind a távoli testek között. Az anyag azon speciális formáját, amely az anyagrészecskéket egyetlen rendszerré köti össze, és az egyik részecske hatását véges sebességgel továbbítja a másiknak, fizikai mezőnek vagy egyszerűen mezőnek nevezzük.

A távoli testek közötti kölcsönhatás az általuk létrehozott gravitációs és elektromágneses mezőkön keresztül valósul meg (például bolygók vonzása a Naphoz, töltött testek kölcsönhatása, vezetők árammal stb.). Az adott testre más testekből származó mechanikai hatás kétféleképpen nyilvánul meg. Egyrészt képes megváltoztatni a kérdéses test mechanikai mozgási állapotát, másrészt deformálódni. Az erő mindkét megnyilvánulása alapul szolgálhat az erők méréséhez. Például erőmérések rugós dinamométerrel a Hooke-törvény alapján a hosszirányú feszültségre. A mechanikában az erő fogalmát használva általában a test mozgásáról, alakváltozásáról beszélünk a rá ható erők hatására.

Ebben az esetben természetesen minden erő mindig megfelel valamilyen testnek, amely ezzel az erővel hat a vizsgált tárgyra.

Az F erő teljesen meghatározott, ha a nagysága, a térbeli iránya és az alkalmazási pont adott. Azt az egyenest, amelyre az erő irányul, az erő hatásvonalának nevezzük.

Egy anyagi pontra F erővel ható mezőt stacionárius térnek nevezzük, ha t időben nem változik, azaz. ha a mező bármely pontján az F erő nem függ kifejezetten az időtől:

Ahhoz, hogy a mező stacionárius legyen, az szükséges, hogy az azt létrehozó testek nyugalomban legyenek a mező mérlegelésekor használt tehetetlenségi vonatkoztatási rendszerhez képest.

Több erő egyidejű hatása egy anyagi M pontra egyenértékű egy erő hatásával, amelyet eredő vagy eredő erőnek neveznek, és egyenlő ezek geometriai összegével.

Az erők záró sokszögét ábrázolja

Súly. Impulzus

A klasszikus mechanikában egy anyagi pont tömege egy pozitív skaláris mennyiség, amely ennek a pontnak a tehetetlenségének mértéke. Erő hatására egy anyagi pont nem azonnal, hanem fokozatosan változtatja meg a sebességét, azaz. véges gyorsulásra tesz szert, amely annál kisebb, minél nagyobb az anyagi pont tömege. Két anyagi pont tömegének összehasonlításához elegendő megmérni a modulokat és a pontok által ugyanazon erő hatására elért gyorsulásokat:

Jellemzően a testtömeg megállapítása egy karos mérlegen történik.

A klasszikus mechanikában úgy gondolják, hogy:

a) Egy anyagi pont tömege nem függ a pont mozgási állapotától, mivel állandó karakterisztikája.

b) A tömeg egy additív mennyiség, azaz. egy rendszer (például egy test) tömege egyenlő a rendszer részét képező összes anyagi pont tömegének összegével.

c) Egy zárt rendszer tömege változatlan marad a rendszerben végbemenő folyamatok során (a tömegmegmaradás törvénye).

Egy test ρ sűrűsége egy adott M pontban a test egy kis eleme tömegének dm, beleértve az M pontot is, és ennek az elemnek a térfogatának dV értékének aránya:

A vizsgált elem méreteinek olyan kicsinek kell lenniük, hogy a sűrűség határain belüli változtatásával sokszorosára nagyobb intermolekuláris távolságok érhetők el.

Egy testet homogénnek nevezünk, ha a sűrűsége minden pontján azonos. Egy homogén test tömege megegyezik sűrűségének és térfogatának szorzatával:

Heterogén test tömege:

ahol ρ a koordináták függvénye, és az integráció a test teljes térfogatára kiterjed. Egy inhomogén test átlagos sűrűsége (ρ) tömegének és térfogatának aránya: (ρ)=m/V.

Egy anyagi pontrendszer tömegközéppontját C pontnak nevezzük, amelynek sugárvektora egyenlő:

ahol és az i-edik anyagi pont tömeg- és sugárvektora, n a rendszer anyagi pontjainak teljes száma, m= pedig a teljes rendszer tömege.

Tömegközéppont sebesség:

Az anyagi pont tömegének és sebességének szorzatával egyenlő vektormennyiséget az anyagi pont lendületének vagy impulzusának nevezzük. Egy anyagi pontrendszer impulzusa a p vektor, amely egyenlő a rendszer összes anyagi pontja nyomatékának geometriai összegével:

A rendszer impulzusa egyenlő a teljes rendszer tömegének és tömegközéppontja sebességének szorzatával:

Newton második törvénye

Az anyagi pont dinamikájának alaptörvénye Newton második törvénye, amely arról beszél, hogy egy anyagi pont mechanikai mozgása hogyan változik a rá ható erők hatására. Newton második törvénye kimondja: egy anyagi pont ρ lendületének változási sebessége megegyezik a rá ható F erővel, azaz.

ahol m és v az anyagi pont tömege és sebessége.

Ha egy anyagi pontra egyszerre több erő hat, akkor Newton második törvényében az F erőt az összes ható erő geometriai összegeként kell érteni - mind az aktív, mind a reakcióreakciók, pl. eredő erő.

Az F dt vektormennyiséget az F erő elemi impulzusának nevezzük a hatásának rövid dt idejére. Az F erő impulzusa egy véges időtartamra től ig egyenlő egy bizonyos integrállal:

ahol F általában a t időtől függ.

Newton második törvénye szerint egy anyagi pont lendületének változása megegyezik a rá ható erő lendületével:

dp = F dt és ,

Ahol – az anyagi pont lendületének értéke a vizsgált időszak végén () és elején ().

Mivel a newtoni mechanikában egy anyagi pont m tömege nem függ a pont mozgási állapotától, akkor

Ezért Newton második törvényének matematikai kifejezése alakban is ábrázolható

ahol egy anyagi pont gyorsulása, r a sugárvektora. Ennek megfelelően Newton második törvényének megfogalmazása kimondja: egy anyagi pont gyorsulása irányában egybeesik a rá ható erővel, és egyenlő ennek az erőnek az anyagi pont tömegéhez viszonyított arányával.

Az anyag érintőleges és normál gyorsulását az F erő megfelelő összetevői határozzák meg

ahol az anyagi pont sebességvektorának nagysága, R pedig a pályájának görbületi sugara. Az anyagi pontra normál gyorsulást kölcsönző erő a pont pályájának görbületi középpontja felé irányul, ezért centripetális erőnek nevezzük.

Ha egy anyagi pontra egyszerre több erő hat , akkor a gyorsulása

Ahol . Következésképpen egy anyagi pontra egyidejűleg ható erők mindegyike ugyanolyan gyorsulást ad neki, mintha nem lennének más erők (az erők hatásának függetlenségének elve).

Egy anyagi pont mozgási differenciálegyenletét egyenletnek nevezzük

A derékszögű derékszögű koordináta-rendszer tengelyeire történő vetítéseknél ennek az egyenletnek az alakja

ahol x, y és z a mozgó pont koordinátái.

Newton harmadik törvénye. A tömegközéppont mozgása

A testek egymásra gyakorolt ​​mechanikai hatása kölcsönhatásuk formájában nyilvánul meg. Ezt bizonyítja Newton harmadik törvénye: két anyagi pont olyan erőkkel hat egymásra, amelyek számszerűen egyenlőek és ellentétes irányban irányulnak az ezeket a pontokat összekötő egyenes mentén.

Ha a k-edik oldalról az i-edik anyagi pontra ható erő, az i-edik oldalról pedig a k-adik anyagi pontra ható erő, akkor Newton harmadik törvénye szerint

Az erők különböző anyagi pontokra hatnak, és csak azokban az esetekben egyensúlyozhatók ki egymással, amikor ezek a pontok ugyanahhoz az abszolút merev testhez tartoznak.

Newton harmadik törvénye az első és a második törvény lényeges kiegészítése. Lehetővé teszi, hogy egyetlen anyagpont dinamikájából egy tetszőleges mechanikai rendszer (anyagpontok rendszere) dinamikájába lépjünk át. Newton harmadik törvényéből az következik, hogy bármely mechanikai rendszerben az összes belső erő geometriai összege nullával egyenlő:

ahol n a rendszerben lévő anyagi pontok száma, és .

A rendszerre ható összes külső erő geometriai összegével egyenlő vektort a külső erők fővektorának nevezzük:

ahol az i-edik anyagi pontra ható külső erők eredője.

Newton második és harmadik törvényéből az következik, hogy egy mechanikai rendszer p impulzusának első deriváltja a t időre vonatkoztatva egyenlő a rendszerre ható összes külső erő fővektorával.

.

Ez az egyenlet kifejezi a rendszer lendületének változásának törvényét.

Mivel ahol m a rendszer tömege és tömegközéppontjának sebessége, akkor a mechanikai rendszer tömegközéppontjának mozgástörvénye a következő alakú

, vagy ,

hol van a tömegközéppont gyorsulása. Így egy mechanikai rendszer tömegközéppontja anyagi pontként mozog, amelynek tömege megegyezik az egész rendszer tömegével, és amelyre a rendszerre ható külső erők fővektorával egyenlő erő hat.

Ha a vizsgált rendszer egy merev test, amely transzlációsan mozog, akkor a test minden pontjának és tömegközéppontjának sebessége azonos és egyenlő a test v sebességével. Ennek megfelelően a test gyorsulása és a merev test transzlációs mozgásának dinamikájának alapegyenlete a következőképpen alakul:

Azzal érvel, hogy a tehetetlenségi rendszerekben a test gyorsulása arányos az alkalmazott erővel, egy fizikai mennyiséggel, amely a kölcsönhatás mennyiségi mértéke. A testek kölcsönhatását jellemző erő nagysága meghatározható például egy rugalmas test deformációjával, amelyet járulékosan vezetünk be a rendszerbe úgy, hogy a vele való kölcsönhatás teljesen kompenzálja az eredetit. Arányossági tényező...

A mechanikai rendszerben ható összes erő nagysága és iránya, valamint az azt alkotó anyagi testek tömege, időbeni viselkedése teljes pontossággal kiszámítható. Newton második törvénye adja meg az egész klasszikus mechanikának sajátos varázsát – kezd úgy tűnni, mintha az egész fizikai világ úgy épülne fel, mint a legpontosabb kronométer, és semmi sem kerüli el a szemet...

195. Egy könyv van az asztalon. Milyen testekkel lép kölcsönhatásba? Miért nyugszik a könyv?
Az asztalon heverő könyv kölcsönhatásba lép a Földdel és az asztallal. Nyugalomban van, mert ezek a kölcsönhatások kiegyensúlyozottak.

196. Mely testek kölcsönhatása határozza meg a felhők mozgását; íjból kilőtt nyíl; lövedék a fegyvercső belsejében, amikor kilövik; szélturbina szárnyainak forgása?
A felhőbe jutó vízcseppek kölcsönhatása a légáramlatokkal és a Földdel.
Kölcsönhatás az íjhúrral, a Földdel és a levegővel.
Kölcsönhatás a lőpor, a fegyvercső, annak készlete és a Föld robbanása következtében keletkező gázokkal.
A malomszárnyak kölcsönhatása a beáramló légárammal.

197. Adjon meg 3-5 olyan testnevet, amelyekkel a kölcsönhatás eredményeként a labda el tud mozogni (vagy megváltoztathatja mozgásának irányát).
Labdarúgó láb, teniszütő, golfütő, baseball ütő, légáramlás.

198. Mi történik a menetekre felfüggesztett rugóval, ha az azt összenyomó AB menetet gyufával elégetjük (38. ábra)?
Az A B menet hatása a rugóra leáll, az kioldódik és mozogni kezd.

199. Miért nehéz egy tűzoltónak megtartani egy tűzoltótömlőt, amelyből víz csordul?
A visszarúgás jelensége miatt.

200. Miért hajlik el a cső, amikor víz folyik ki belőle (39. ábra)?
Az áramló víz és a cső kölcsönhatása következtében az utóbbi mozogni kezd.

201. Miért nem tér el a cső, ha a csőre erősített kartonpapírt a 40. ábrán látható módon a belőle kifolyó víz útjába helyezzük (lásd 200. feladat)?
A cső és a víz közötti kölcsönhatást a kartonpapír és a cső kölcsönhatása egyensúlyozza ki, így a cső nyugalomban marad.

202. Miért forog egy menetre felfüggesztett edény, amikor víz folyik ki (41. ábra)?
A csövekből kifolyó víz áramlása a csövek falára hat. Ennek eredményeként az edény forog.

203. A lombikot egy menetre függesztjük (42. ábra). Nyugalomban marad a lombik, amikor a víz erősen felforr benne? Magyarázza meg a jelenséget.
Nem. lásd a 202. sz.

204. Egyes parkokban vízszintes tengelyen forgó fahengereket (dobokat) helyeznek el a játszótereken. Milyen irányba és mikor fut rajta a gyerek?
A gyereket eltolják a hengertől, és az ellenkező irányba mozog.

205. A hal úgy tud előre haladni, hogy kopoltyúival vízsugarat lövell ki. Magyarázza meg ezt a jelenséget.
Ezt a mozgási elvet reaktívnak nevezik. A hal kopoltyúi által kidobott víz a halra hat, amely ennek következtében mozogni kezd.

206. Mi a célja a hálós lábaknak vízimadaraknál?
A hevederes lábak fokozott kölcsönhatást tesznek lehetővé a víz és a madár között.

207. Miért kell a puskatust erősen a vállhoz nyomni lövéskor?
A meglazult fenék a visszarúgás következtében vállsérülést okozhat.

208. Miért kap különböző sebességet a lövedék és a fegyver kilövéskor?
A fegyver tömege sokszorosa a lövedék tömegének, és ennek megfelelően a fegyver sebessége sokszor kisebb lesz, mint a lövedék sebessége.

209. Egy fiú megrakott bárkáról ugrik a partra. Miért észrevehetetlen az uszály mozgása az ugrással ellentétes irányba?
Az uszály tömege sokkal nagyobb, mint a fiú tömege, és ennek következtében a fegyver sebessége gyakorlatilag nulla.

210. A parttól azonos távolságra van egy rakományos csónak és ugyanaz a csónak rakomány nélkül. Melyik hajóról könnyebb a partra ugrani? Miért?
Megrakott csónakból könnyebb kiugrani, mert nagyobb a tömege.

211. a) Összenyomott állapotban az állványon lévő rugót menettel tartják (43. ábra, a). Ha a menet megégett az A pontban, a rugó elszáll. Jelölje meg, hogy mely testek kölcsönhatása okozza a rugó mozgását!
b) Ha például egy labdát először a rugóra helyeznek, akkor az elkezd mozogni. Mely testek kölcsönhatása okozza a labda mozgását?
c) A bal oldali szekéren vasból készült kocka, a jobb oldalon - fából (43. ábra, b). A kocsik közé egy menettel összenyomott rugó kerül. Ha a cérna megégett, a kocsik mozogni kezdenek. Melyik kocsi lesz a legnagyobb sebességű? Miért?
a) A rugó, a támasz és a menet kölcsönhatása.
b) A rugó, a menet, a golyó és a támasz kölcsönhatása.
c) m1v1 = m2v2. Ez azt jelenti, hogy a fahasábos kocsi nagyobb sebességet kap, mivel kisebb a tömege.

212. A bal oldali kocsi (lásd a 211. c. feladatot) 4 cm/s, a jobb oldali 60 cm/s sebességet ért el. Melyik kocsi súlya nagyobb és hányszor?

213. Mekkora a bal oldali kocsi tömege (lásd a 212. feladatot), ha a jobb oldali kocsi tömege 50 g?

214. Egy 90 kg súlyú gyalogos 3,6 km/h, a 7,5 kg súlyú kutya 12 m/s sebességgel halad. Határozza meg a gyalogos és a kutya impulzusainak arányát!

215. a) A rugó végére acéllemezt rögzítünk (44. ábra). A rugót egy menet tartja összenyomott állapotban. Ha elégeti a cérnát, a rugó kiegyenesedik, és az acéllemez egyidejűleg eltalálja az asztalon fekvő golyókat. A golyók tömege egyenlő, de különböző fémekből (alumínium, ólom, acél) készülnek. Milyen fémből van az 1., a 2. és a 3. golyó? (Az ábrán az egyes golyók ütközés utáni helyzetét szaggatott vonal jelzi.)
b) A kocsik közé egy menet segítségével összenyomott rugó kerül (lásd 43. ábra, b). Ha a szál megégett, akkor a rugóval való kölcsönhatás eredményeként a kocsik mozogni kezdenek. Hogyan különböznek majd a kocsik által elért sebességek, ha a bal oldali kocsi tömege 7,5 kg, a jobb kocsié 1,5 kg?

216. A kocsik közé egy rugót helyeznek el, amelynek végei cérnával vannak megkötve a 45. ábrán látható módon. A kocsikon homokkal ellátott edények vannak. Amikor a cérna elégett, a jobb oldali kocsi nagyobb sebességre tett szert, mint a bal. Mivel magyarázható ez?
A bal oldali kocsi nehezebb, mint a jobb.

217. Mekkora a jobb oldali kocsi tömege (lásd a 216. feladatot), ha 0,5-szer nagyobb sebességet vett fel, mint a bal oldali kocsi, amelynek tömege a rakommal együtt 450 g?

218. A fiú kötelet választ, és a csónakok közelednek egymáshoz a tóban (46. kép). A két egyforma hajó közül melyik ér fel nagyobb sebességet, amikor egymáshoz közeledik? Miért?
A bal csónak sebessége nagyobb, mert könnyebb, mint a jobb, amelyben a gyermek ül.

219. Amikor két kocsi kölcsönhatásba lép, sebességük 20 és 60 cm/s-ra változik. A nagyobb kocsi tömege 0,6 kg. Mekkora a kisebb kocsi tömege?

220. Az asztalon heverő golyókra ugyanannyi ideig ugyanazokat az erőket fejtették ki. Ebben az esetben egy 3 kg súlyú labda 15 cm/s sebességre tett szert. Milyen sebességet ér el az 1 kg-os golyó?

221. Egy 45 kg súlyú fiú ugrott a partra egy 30 kg súlyú álló felfújható csónakról. Ezzel egy időben a hajó 1,5 m/s sebességet ért el a parthoz képest. Mekkora a fiú sebessége a hajóhoz képest?

222. Egy 46 kg tömegű fiú 1,5 m/s sebességgel ugrott a partra egy 1 tonnás álló tutajról Mekkora sebességet ért el a tutaj a parthoz képest?

223. Szerezhet-e két kezdetben mozdulatlan test egymás közötti kölcsönhatás eredményeként számszerűen azonos sebességet?
Megtehetik, feltéve, hogy tömegük egyenlő.

224. A szivattyú dugattyúja alatti levegő összenyomódott. Változott a levegő tömege?
A légtömeg nem változott.

225. A súlyt leengedték egy edénybe vízzel. Változott a súly tömege?
A súly tömege nem változott.

226. A kötélhúzás versenye közben két fiú különböző irányokba húz egy kötelet, mindegyik 500 N erőt fejt ki rá. Elszakad egy kötél, ha csak 800 N feszítőerőt tud ellenállni?
Nem fog elszakadni, mivel csak 500 N erő hat rá.

227. Megváltozik-e a víz tömege, ha egy része jéggé vagy gőzzé alakul?
Tömege a jég vagy gőz tömegével megegyező mértékben változik.