Как рассказать о физическом законе

Объединение учителей Санкт-Петербурга

Основные ссылки

Закон всемирного тяготения. Сила тяжести.

Открыт Ньютоном в 1667 году на основе анализа движения планет (з-ны Кеплера) и, в частности, Луны. В этом же направлении работали Р.Гук (оспаривал приоритет) и Р.Боскович.

Все тела взаимодействуют друг с другом с силой, прямо пропорциональной произведению масс этих тел и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.

Закон справедлив для:

  • Однородных шаров.
  • Для материальных точек.
  • Для концентрических тел.
  • Гравитационное взаимодействие существенно при больших массах.

    Притяжение электрона к протону в атоме водорода » 2×10 -11 Н.

    Тяготение между Землей и Луной» 2×10 20 Н.

    Тяготение между Солнцем и Землей » 3,5×10 22 Н.

  • Закономерности движения планет и их спутников. Уточнены законы Кеплера.
  • Космонавтика. Расчет движения спутников.
  • Закон не объясняет причин тяготения, а только устанавливает количественные закономерности.
  • В случае взаимодействия трех и более тел задачу о движении тел нельзя решить в общем виде. Требуется учитывать «возмущения», вызванные другими телами (открытие Нептуна Адамсом и Леверье в 1846 г. и Плутона в 1930).
  • В случае тел произвольной формы требуется суммировать взаимодействия между малыми частями каждого тела.
  • Сила направлена вдоль прямой, соединяющей тела.
  • G — постоянная всемирного тяготения (гравитационная постоянная). Числовое значение зависит от выбора системы единиц.
  • В Международной системе единиц (СИ) G=6,67 . 10 -11 .

    G=6,67 . 10 -11

    Впервые прямые измерения гравитационной постоянной провел Г. Кавендиш с помощью крутильных весов в 1798 г.

    Пусть m1=m2=1 кг, R=1 м, тогда: G=F (численно).

    Физический смысл гравитационной постоянной:

    гравитационная постоянная численно равна модулю силы тяготения, действующей между двумя точечными телами массой по 1 кг каждое, находящимися на расстоянии 1 м друг от друга.

    То, что гравитационная постоянная G очень мала показывает, что интенсивность гравитационного взаимодействия мала.

    СИЛА ТЯЖЕСТИ

    Сила тяжести — это сила притяжения тел к Земле (к планете).

    — из закона Всемирного тяготения. (где M — масса планеты, m — масса тела, R — расстояние до центра планеты).

    — сила тяжести из второго закона Ньютона (где m — масса тела, g — ускорение силы тяжести).

    ускорение силы тяжести не зависит от массы тела (опыты Галилея).

    g0=9,81 м/с 2 — на поверхности Земли

    Если обозначить R0 радиус планеты, а h — расстояние до тела от поверхности планеты, то:

    Ускорение силы тяжести зависит:

  • Массы планеты.
  • Радиуса планеты.
  • От высоты над поверхностью планеты.
  • От географической широты (на полюсах — 9,83 м/с 2 . на экваторе — 9,79 м/с 2 .
  • От залежей полезных ископаемых.
  • 1.9. Третий закон Ньютона

    В §1.7 понятие массы тела было введено на основе опытов по измерению ускорений двух взаимодействующих тел: массы взаимодействующих тел обратно пропорциональны численным значениям ускорений

    В векторной форме это соотношение принимает вид

    Знак «минус» выражает здесь тот опытный факт, что ускорения взаимодействующих тел всегда направлены в противоположные стороны. Согласно второму закону Ньютона, ускорения тел вызваны силами и возникающими при взаимодействии тел. Отсюда следует:

    Это равенство называется третьим законом Ньютона .

    Тела действуют друг на друга с силами, равными по модулю и противоположными по направлению.

    Силы, возникающие при взаимодействии тел, всегда имеют одинаковую природу. Они приложены к разным телам и поэтому не могут уравновешивать друг друга. Складывать по правилам векторного сложения можно только силы, приложенные к одному телу.

    Рис. 1.9.1 иллюстрирует третий закон Ньютона. Человек действует на груз с такой же по модулю силой, с какой груз действует на человека. Эти силы направлены в противоположные стороны. Они имеют одну и ту же физическую природу – это упругие силы каната. Сообщаемые обоим телам ускорения обратно пропорциональны массам тел.

    Силы, действующие между частями одного и того же тела, называются внутренними . Если тело движется как целое, то его ускорение определяется только внешней силой. Внутренние силы исключаются из второго закона Ньютона, так как их векторная сумма равна нулю. В качестве примера рассмотрим рис. 1.9.2, на котором изображены два тела с массами m 1 и m 2 , жестко связанные между собой невесомой нерастяжимой нитью и двигающиеся с одинаковым ускорением как единое целое под действием внешней силы Между телами действуют внутренние силы, подчиняющиеся третьему закону Ньютона: Движение каждого тела зависит от сил взаимодействия между ними. Второй закон Ньютона, примененный к каждому телу в отдельности, дает:

    Складывая левые и правые части этих уравнений и принимая во внимание, что и получим:

    Внутренние силы исключились из уравнения движения системы двух связанных тел.

    Как рассказать о физическом законе

    Синонимы к слову «физический закон»

    Привет! Меня зовут Лампобот, я компьютерная программа, которая помогает делать Карту слов. Я отлично умею считать, но пока плохо понимаю как устроен ваш мир. Помоги мне разобраться!

    Спасибо! Я стал чуточку лучше понимать мир эмоций.

    Вопрос: аймара — это что-то положительное, отрицательное или нейтральное?

    Синонимы к слову «физический закон»:

    Оставить комментарий

    Карта слов и выражений русского языка

    Онлайн-тезаурус с возможностью поиска ассоциаций, синонимов, контекстных связей и примеров предложений к словам и выражениям русского языка.

    Справочная информация по склонению имён существительных и прилагательных, спряжению глаголов, а также морфемному строению слов.

    Сайт оснащён мощной системой поиска с поддержкой русской морфологии.

    • Лучшие сверху
    • Первые сверху
    • Актуальные сверху

    180 комментариев

    Ответьте мне, уважаемые подписчики и все кто читает эту тему, на один вопрос:
    Допустим, мы взяли весы и уровняли их 2 мя сосудами, одинокого наполненными (не до полна) водой.
    Далее, в один из сосудов, мы немного опустим грузик, но оставим в руке, как поведут себя весы? (и почему, по вашему мнению?)

    PS. Больно много людей, не понимают зависимость давления от высоты водяного столба.. )

    Можно я, можно я. =)

    Сначала думал, что весы останутся в неизменном состоянии, т.к. рука удерживает перетягивает весь вес тела на себя.

    Но я изменил свою точку зрения: сторона с грузом перевесит, верно? Если бы сосуд был пустой и так же держали в сосуде груз, не было б разницы, но там жидкость, которая соприкасается с грузом. Я не знаю теории, объясню свой ход мыслей своими словами: груз оказывает давление на воду, перебрасывает часть своего веса на воду, которая уже оказывает давление в итоге на сосуд, который установлен на весах —> перевешивает.

    Что надо знать о…

    Что надо знать о физическом явлении.

  • Внешние признаки явления.
  • Условия, при которых протекает явление.
  • Сущность явления и механизма его протекания, т. е. необходимо объяснять явление на основе современных научных теорий.
  • Определение явления.
  • Связь данного явления с другими.
  • Количественные характеристики явления (величины, характеризующие явление, связь между величинами, формулы, выражающие эту связь).
  • Использование явления на практике.
  • Способы предупреждения вредного действия явления.
  • Что надо знать о физической величине.

  • Какое явление или свойство тел характеризует данная величина.
  • Определение величины.
  • Определительную формулу (для производной величины — формула, выражающая связь данной величины с другими).
  • Какая эта величина — скалярная или векторная.
  • Единицу измерения данной величины.
  • Способы измерения величины.
  • Что надо знать о физическом законе.

  • Между какими явлениями (процессами) или величинами закон выражает связь.
  • Формулировку закона.
  • Математическое выражение закона.
  • Опыты, подтверждающие справедливость закона.
  • Учет и использование закона на практике.
  • Границы применения закона
  • Что надо знать о физической теории.

  • Опытные факты, послужившие основанием для разработки теории (эмпирический базис теории).
  • Основные понятия теории.
  • Основные положения (принципы) теории.
  • Математический аппарат теории (основные уравнения).
  • Круг явлений, объясняемых данной теорией
  • Явления и свойства тел (частиц), предсказываемые теорией.
  • Что надо знать о приборе.

  • Назначение прибора.
  • Принцип действия прибора.
  • Схему устройства прибора (основные части прибора, их взаимодействие).
  • Правила пользования прибором.
  • Область применения прибора.
  • Что надо знать о технологическом процессе.

    1. Назначение (цель осуществления) процесса.
    2. Значение осуществления данного технологического процесса.
    3. Какие законы, явления положены в основу технологического процесса.
    4. Основные этапы технологического процесса (схема процесса).
    5. Требования к условиям протекания процесса.
    6. Правила безопасности при проведении данного процесса.
    7. Экологические требования к технологическому процессу.
    8. План деятельности при выполнении эксперимента.

    9. Уяснение цели эксперимента.
    10. Формулировка и обоснование гипотезы, которую можно положить в основу опыт.
    11. Выяснение условий, необходимых для достижения поставленной цели.
    12. Планирование эксперимента, ответы на вопросы:
      1. какие наблюдения провести;
      2. какие величины измерить;
      3. необходимые приборы и материалы;
      4. ход опытов и последовательность их выполнения;
      5. выбор формы записи результатов.
      6. Отбор необходимых приборов и материалов.
      7. Сборка установки или электрической цепи.
      8. Проведение опыта, наблюдения, измерения и запись результатов.
      9. Обработка результатов.
      10. Анализ результатов, формулировка выводов (в словесной, знаковой или графической форме).
      11. Умения при выполнении лабораторных работ.

      12. Определение цели выполняемой работы.
      13. Вывод рабочей формулы, запись уравнений, теоретических обоснований.
      14. Оборудование и материалы.
      15. Определение цены деления шкал измерительных приборов и пределов их измерения.
      16. Представление полученных результатов в словесной, знаковой или графической форме.
      17. Оценка погрешности измерений.
      18. Формулирование выводов по результатам измерений.
      19. Составитель Фрадкин В. Е.

        I. Механика

        Тестирование онлайн

        Первый законы Ньютона

        Галилей исследовал законы движения самых обычных предметов, которые были у него под рукой. Изучая эти законы, производя различные опыты, чтобы выяснить, как скатываются шарики по наклонной плоскости, как качаются маятники и т. д. Галилей открыл великий принцип, который называется принципом инерции и состоит вот в чем: если на предмет ничто не действует и он движется с определенной скоростью по прямой линии, то он будет двигаться с той же самой скоростью и по той же самой прямой линии вечно. Вот такое удивительное свойство нашего мира. Как ни странно это звучит для тех, кто пытался заставить шарик вечно катиться по полу, но если бы эта идеализация была верна и на шарик ничто не действовало (например, трение о пол), то шарик все время катился бы с постоянной скоростью.

        Строго говоря, суть первого закона Ньютона состоит в существовании особых систем отсчета, называемых инерциальными, в которых только и верны другие законы Ньютона. Признаком инерциальной системы отсчета является то, что скорости тел относительно нее меняются только под влиянием сил, действующих со стороны других тел. В неинерциальных системах отсчета (например, на вращающейся карусели или в ускоряющемся вагоне) скорости тел могут меняться и без физического воздействия.

        Нет уникального стандарта покоя. Например, в вагоне с завешенными шторами и изолированном от звуков вы не определите движетесь вы равномерно или покоитесь. Понятие движения имеет смысл, только если оно задано относительно других объектов. Так устроен мир. Подробнее читайте блок Стандарт покоя из сочинений С.Хокинга, Л.Млодинова *

        Второй закон Ньютона

        Наступила очередь Ньютона, который раздумывал над таким вопросом: а если шарик не катится по прямой линии, что тогда? И он ответил так: для того чтобы хоть как-нибудь изменить скорость, нужна сила. Например, если вы подталкиваете шарик в том направлении, в каком он катится, то он покатится быстрее. Если вы заметили, что он свернул в сторону, значит, сила действовала сбоку.

        Закон можно проверить экспериментально. Например, если мы привяжем к веревке камень и станем крутить его над головой, то почувствуем, что за веревку надо тянуть. Правда, когда камень летает по кругу, величина скорости не изменяется — зато изменяется ее направление. Значит, нужна сила, которая все время тянула бы камень к центру, и сила эта пропорциональна массе. Если мы возьмем два разных предмета и станем раскручивать сначала один, а потом другой с той же самой скоростью, то во втором случае потребуется сила, во столько раз большая, во сколько масса второго предмета больше массы первого.

        Массу называют мерой сопротивления тела силовому воздействию. Масса является мерой инерции, ее иногда называют инертной массой.

        Проанализировав огромную совокупность опытных данных, Ньютон нашел простую связь между силой и ускорением:

        Третий закон Ньютона

        Силы возникают попарно. Вспомним закон тяготения: два тела притягивают друг друга с одной и той же силой. Но не только силы притяжения действуют обоюдно. Нам кажется, что ударив ногой по мячу, только мы подействовали на мяч с некоторой силой. Мало кто задумывается, что в момент удара мяч ударил нас с точно такой же силой! В этом есть суть третьего закона Ньютона. Силы всегда возникают попарно, при этом одной природы и равны по значению.

        Гравитационные, магнитные и электрические силы

        Демонстрация равенства сил

        Силы, которые возникают попарно приложены к разным телам. Если мальчик, стоя, давит на пол, пол давит на мальчика. Одна сила приложена к полу — это вес (мальчика). Сила, с которой пол «отвечает» приложена к мальчику — реакция опоры. Возникающие силы всегда направлены в противоположные стороны.

        Главное запомнить

        1) Суть законов;
        2) Формулу второго закона Ньютона;
        3) Точки приложения и направления попарно возникающих сил

        Стандарт покоя из сочинений С.Хокинга, Л.Млодинова *

        Важнейшее различие между учением Аристотеля и идеями Галилея и Ньютона состоит в том, что Аристотель считал покой естественным состоянием любого тела, к которому оно стремится, если не испытывает действия некоей силы или импульса. В частности, Аристотель полагал, что Земля пребывает в состоянии покоя. Но из законов Ньютона следует, что нет никакого уникального стандарта покоя.

        Можно сказать, что тело А находится в состоянии покоя, а тело В перемещается относительно него с постоянной скоростью, или что тело В пребывает в покое, а тело А перемещается, и оба утверждения будут одинаково верны.

        Например, если забыть на мгновение, что Земля вращается вокруг своей оси и обращается вокруг Солнца, то в равной мере можно говорить, что Земля находится в состоянии покоя, а поезд движется по ней на север со скоростью девяносто миль в час или что поезд находится в со-стоянии покоя, а Земля движется на юг со скоростью девяносто миль в час.

        Если провести в поезде эксперименты с движущимися телами, все законы Ньютона подтвердятся. Например, играя в пинг-понг в вагоне поезда, убеждаешься, что шарик повинуется законам Ньютона точно так же, как и шарик на столе у дороги. Так что невозможно узнать, что именно движется – поезд или Земля.

        Как проверить, кто прав – Ньютон или Аристотель? Вот один из возможных экспериментов. Вообразите, что вы находитесь внутри закрытого контейнера и не знаете, стоит ли он на полу вагона в движущемся поезде или на твердой поверхности Земли, стандарте покоя согласно Аристотелю. Можно ли определить, где вы? Если можно, Аристотель, вероятно, был прав: состояние покоя на Земле является особым. Однако это невозможно. Эксперименты, выполненные внутри контейнера в движущемся поезде, будут протекать точно так же, как и те, что проделаны внутри контейнера на «неподвижном» перроне (мы считаем, что поезд не испытывает толчков, не поворачивает и не тормозит). Играя в пинг-понг в вагоне поезда, можно обнаружить, что шарик ведет себя точно так же, как и шарик на столе у дороги. И если, находясь внутри контейнера, вы играете в пинг-понг, при разных скоростях поезда относительно Земли – 0,50 или 90 миль в час – шарик всегда будет вести себя одинаково. Так устроен мир, что и отражено в уравнениях законов Ньютона: не существует способа узнать, что движется – поезд или Земля.

        Действительно ли существенно, кто прав – Аристотель или Ньютон? Идет ли речь о различии взглядов, философских систем, или это проблема, важная для науки? Отсутствие абсолютного стандарта покоя имеет в физике далеко идущие последствия: из него вытекает, что нельзя определить, случились ли два события, которые имели место в разное время, в одном и том же месте.

        Чтобы уяснить это, давайте предположим, что некто в поезде вертикально бросает теннисный шарик на стол. Шарик отскакивает вверх и через секунду снова ударяет в то же место на поверхности стола. Для человека, бросившего шарик, расстояние между точками первого и второго касания будет равно нулю. Но для того, кто стоит снаружи вагона, два касания будут разделены приблизительно сорока метрами, потому что именно столько пройдет поезд между двумя отскоками шарика (см. рисунок). Согласно Ньютону оба человека имеют равное право считать, что находятся в состоянии покоя, так что обе точки зрения одинаково приемлемы. Ни один из них не имеет преимущества перед другим, в противоположность тому, что считал Аристотель. Места, где наблюдаются события, и расстояния между ними различны для человека в поезде и человека на платформе, и нет никаких причин предпочесть одно наблюдение другому.

        Расстояние, которое преодолевает тело, – и его путь – могут по-разному оцениваться разными наблюдателями.

        Ньютона очень беспокоило отсутствие абсолютных положений, или абсолютного пространства, как принято было говорить, поскольку это не согласовывалось с его идеей абсолютного Бога. Фактически он отказался принять отсутствие абсолютного пространства, несмотря на то, что его законы подразумевали это. За эту иррациональную веру его критиковали многие, особенно епископ Беркли, философ, полагавший, что все материальные тела, пространство и время – иллюзия. Когда знаменитого доктора Джонсона ознакомили с мнением Беркли, он вскричал: «Я опровергаю это так!» – и ударил ногой по большому камню.

        И Аристотель, и Ньютон верили в абсолютное время. То есть полагали, что можно однозначно измерить интервал времени между двумя событиями и полученное значение будет одним и тем же, кто бы его ни измерял, если использовать точные часы. В отличие от абсолютного пространства, абсолютное время согласовывалось с законами Ньютона. И большинство людей считает, что это соответствует здравому смыслу.

        Тем не менее, в двадцатом столетии физики были вынуждены пересмотреть представления о времени и пространстве. Как мы убедимся в дальнейшем, ученые обнаружили, что интервал времени между двумя событиями, подобно расстоянию между отскоками теннисного шарика, зависит от наблюдателя. Физики также открыли, что время не является совершенно независимым от пространства.

        Ключом к прозрению стало новое понимание свойств света. Свойства эти, казалось бы, противоречат нашему опыту, но наш здравый смысл, исправно служащий нам, когда мы имеем дело с яблоками или планетами, которые движутся сравнительно медленно, перестает работать в мире околосветовых скоростей.

        Скачать книгу Стивена Хокинга и Леонарда Млодинова «Кратчайшая история времени»

        Видеодемонстрация. Величие и простота законов Ньютона*

        Материал взят с сайта Элементы большой науки
        Сергей Борисович Рыжиков — кандидат физико-математических наук,
        доцент физического факультета МГУ им. Ломоносова.

        Разъясняем закон Ома буквально на пальцах и картинках (5 фото)

        Вспоминаем формулировку закона Ома: сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению, приложенному к этому участку, и обратно пропорциональна сопротивлению.
        Теперь разберем эту, не самую, на первый взгляд простую, формулировку.

        Первое понятие: сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению, приложенному к этому участку.
        Это понять довольно несложно: прямая зависимость: чем выше прикладываем напряжение, тем большую получаем величину тока! Выше напряжение — сильнее ток!

        Второе понятие: и обратно пропорциональна сопротивлению.
        Тут тоже довольно понятно: чем выше сопротивление, тем ниже сила тока.

        Формула закона Ома

        Легко и быстро находить нужные вам значения по этой формуле помогают такие вот подсказки, основанные на «магическом треугольнике».

        А теперь — веселые картинки

        Чтобы еще легче было понять, давайте рассмотрим его на знакомом примере из жизни — с водопроводной водой.
        «Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению, приложенному к этому участку».
        Вода — это ток. Течение — сила тока, давление воды — это напряжение, а труба — это проводник. Ясно, что чем выше мы поднимем бачок, тем выше станет давление воды (напряжение) и тем сильнее станет течение воды (сила тока). Опусти мы бачок — уменьшится давление (напряжение) и соответственно, ниже станет течение (сила тока).
        Прямая зависимость. Чем выше напряжение, тем сильнее сила тока, очень наглядно.

        Теперь проверим на жизненных реалиях вторую часть формулировки закона Ома, добавим в нашу водопроводную схему понятие сопротивления. То есть нарисуем в трубе с водой заслонку.
        «Сила тока на участке цепи обратно пропорциональна сопротивлению.»
        Если опускать в трубе заслонку (повышая сопротивление), она будет мешать току воды, соответственно, сила течения (сила тока) снижается. И наоборот, при поднятии заслонки (снижая сопротивление) мы видим увеличение силы тока.
        Чем выше сопротивление — тем меньше сила тока, чем ниже сопротивление, тем выше сила тока. Логично.

        Смотрите так же:

        • Приказ минздравсоцразвития 210 Приказ Минздравсоцразвития России №210 от 22 ноября 2004 г. Приказ, Минздрав России, 22 ноября 2004 В соответствии с п. 5.2.101. Положения о Министерстве здравоохранения и социального развития Российской Федерации, утвержденного постановлением Правительства […]
        • Реквизиты ифнс 28 для перечисления налогов Реквизиты для уплаты страховых взносов в 2018 году Начиная с 2017 года, контроль за уплатой страховых взносов перешел к ФНС. В связи с этим изменились и реквизиты платежных поручений. Кроме того, введены новые КБК (в том числе, для страховых взносов ИП за […]
        • Закон 1541 приватизация Закон "О приватизации жилищного фонда в Российской Федерации" Законом РФ от 23 декабря 1992 г. N 4199-I в название настоящего Закона внесены изменения Закон РФ от 4 июля 1991 г. N 1541-I"О приватизации жилищного фонда в Российской Федерации" С изменениями и […]
        • Федеральный закон 22-фз от 4 марта 2013 г Федеральный закон от 4 марта 2013 г. N 22-ФЗ "О внесении изменений в Федеральный закон "О промышленной безопасности опасных производственных объектов", отдельные законодательные акты Российской Федерации и о признании утратившим силу подпункта 114 пункта 1 […]
        • Субсидия на ребёнка при покупке жилья ПравоВед.by - Юридическая консультация, правовая помощь адвоката, юридические услуги, представительство в суде. Популярные вопросы: Распределение сироты Можно ли востановиться в ВА РБ? имеет ли право собственник квартиры препятствовать дост . грозит штраф […]
        • Просим оформить пропуска Образец заявки на оформление пропуска на объекты Введено в действие с "25" июля 2003 г.Инструкция «Правила оформления и получения пропусков»Версия 1.0 г. Москва 2003 г. ПредисловиеРазработано ВпервыеУтверждено Распоряжение № 03-230-Р от […]
        • Нюрнбергские законы 1935 Нюрнбергские расовые законы План Введение 1 Описание законов 1.1 Определение понятия еврей 2 Комментарии законов 2.1 Значение и действие 2.2 Ужесточение законов на Ванзейской конференции 3 Иллюстрации Нюрнбергские расовые законы (нем. Nürnberger […]
        • Налог при продажи ооо Налог при продаже доли в квартире: платить или нет? При реализации жилья, находящегося в собственности, необходимо выплатить налог, однако данную операцию нужно делать не во всех ситуациях. Следует ориентироваться на срок пользования имуществом, а также его […]