Представление результатов

Исходя из данных таблицы, посчитать среднее значение массы образцов, их погрешности. Вычислить объёмы образцов, их погрешности. По полученным данным рассчитать значение плотности образца с учётом погрешности. На основе полученных данных сделать вывод о природе материалов из заданий 1 и 2, а также об условии плавания тел для задания 2.

Контрольные вопросы

1. Что такое плотность?

2. Медный, железный и золотой шарики имеют одинаковый объём. Какой из шариков будет иметь большую (меньшую) массу и почему?

3. Меняется ли плотность от температуры? Почему?

4. Чему примерно равна плотность человека? Ответ обосновать.

5. Почему человек не летает в воздухе как в воде?

 

Работа №5

Изучение сил притяжения

Цель: изучить силы притяжения астрономических объектов.

Оборудование: модель солнечной системы, изображения галактик.

Введение

Все мы знаем, что если отпустить предмет – он упадёт на землю, если мы подпрыгнем – обязательно вернёмся назад. Подобных примеров существует множество, однако обусловлено данное явление лишь одним: существует сила, которая притягивает к Земле различные тела. Эту силу называют силой тяжести. Как и любая другая сила, сила тяжести – векторная величина, а значит, имеет своё направление. В общем случае сила направлена к центру объекта, в поле тяжести которого он находится. Если мы рассматриваем притяжение человека к Земле – эта сила будет направлена вертикально вниз независимо от наклона поверхности, на которой он находится. Как правило, обозначают силу тяжести , где m – масса тела, а – ускорение свободного падения ().

Ускорение свободного падения будет зависеть от массы объекта (M), в поле тяжести которого находится тело, а также от его радиуса (R). Таким образом, получается формула определения для ускорения свободного падения:

где – гравитационная постоянная ().

Таким образом, сила тяжести на разных планетах будет различной.

Однако силой притяжения обладают не только большие астрономические объекты, но и все тела. Явление притяжения всех тел во Вселенной друг к другу называется всемирным тяготением. Тела массами и , находящиеся на расстоянии друг от друга, притягиваются друг к другу с силой:

.

Задание

Вычислить свою силу тяжести на всех планетах солнечной системы, а также силу притяжения планет к Солнцу.

Рассчитать силу притяжения к трём одноклассникам разной массы, находящихся на разном расстоянии.

Посчитать расстояние между пылинками массами 3 г, если известно, что сила, с которой они притягиваются друг к другу, равна 1Н.

Два одинаковых шара находятся на расстоянии 4 мкм. При этом сила гравитационного взаимодействия между ними равна 7 пН. Вычислить массы этих шаров.

Контрольные вопросы

1. Что такое сила тяжести? От чего она зависит?

2. Сформулировать закон всемирного тяготения.

3. Почему сила притяжения между людьми столь маленькая?

 

Работа № 6

Изучение сил в природе

Цель: изучить силы, действующие в природе, определить коэффициент трения поверхности и жёсткость пружины.

Оборудование: бруски из разных материалов (дерево, сталь, медь, алюминий, резина), пружины разной жёсткости, динамометр, набор грузиков, штатив, доски разных материалов (дерево, сталь, медь, алюминий, резина), линейка.

Введение

В природе, как известно, есть множество сил разного происхождения, которые действуют в разных случаях на разные тела: в случае, когда тела падают с какой-то высоты на поверхность Земли, говорят о силе тяжести, если брусок всплывает на поверхность воды – о силе Архимеда и т.д.

Здесь мы рассмотрим силы, возникающие от очевидного возмущения объектов, со стороны которых действуют эти силы.

Рассмотрим тело, покоящееся на горизонтальной плоскости. Приложим к этому телу горизонтально направленную маленькую силу (например, 1Н), чтобы тело всё ещё оставалось на месте. Очевидно, что если на тело оказывается какое-то воздействие, а движение не начинается, то значит, возникает противодействующая перемещению сила. В данном случае этой силой будет являться сила трения.

Она возникает из-за того, что поверхности, на которой лежит тело, «не нравится» то, что по ней что-то тащат. Поэтому сила трения пытается противодействовать этому движению. Другими словами, сила трения – сила сопротивления движению по поверхности. В нашем примере ей это удаётся, однако если приложить достаточно усилий (приложить большую силу) – тело будет перемещаться либо равномерно, либо равноускорено.

Минимально необходимая для этого сила будет определяться как максимально возможная сила трения:

,

– коэффициент трения,

– масса тела.

Коэффициент трения покажет то, насколько легко можно привести в движение тело. Он зависит от шероховатости поверхности и соприкасающейся части тела: чем более гладкая поверхность, тем лучше будет скользить по ней тело, и наоборот.

Теперь рассмотрим тело, лежащее на шероховатой поверхности, прикреплённое к стене пружиной. Приложим к нему достаточную для начала движения силу, направленную в противоположную сторону от пружины. Очевидно, что последняя начнёт растягиваться. Однако пружине «не нравится», что на неё оказывается какое-либо воздействие, и она пытается вернуться в первоначальное положение.

Таким образом, возникает сила упругости, которая направлена в сторону против деформации пружины:

,

– коэффициент жёсткости пружины,

– относительное удлинение пружины.

Жёсткость пружины покажет то, насколько сильно можно разжать (сжать) пружину. Она зависит от материала пружины и её геометрических размеров: чем длиннее пружина, тем легче её деформировать; чем толще стержень, из которого сделана пружина, тем сложнее её деформировать.

Задание

1. Измерить массу каждого бруска (). Прикрепить динамометр к одному из брусков, положить конструкцию на одну из досок. Перемещать за динамометр конструкцию с постоянной скоростью. Зафиксировать значение силы () на динамометре. Повторить данные действия 5 раз. Повторить измерения для каждого бруска на каждой поверхности. Полученные данные внести в таблицы.

1.1. Брусок: дерево,

Материал доски	, Н	, Н	, Н
Дерево
Сталь
Медь
Алюминий
Резина

 

1.2. Брусок: сталь,

Материал доски	, Н	, Н	, Н
Дерево
Сталь
Медь
Алюминий
Резина

 

1.3. Брусок: медь,

Материал доски	, Н	, Н	, Н
Дерево
Сталь
Медь
Алюминий
Резина

 

1.4. Брусок: алюминий,

Материал доски	, Н	, Н	, Н
Дерево
Сталь
Медь
Алюминий
Резина

 

1.5. Брусок: резина,

Материал доски	, Н	, Н	, Н
Дерево
Сталь
Медь
Алюминий
Резина

 

2. Измерить первоначальную длину пружины (). Жёстко закрепить пружину одним концом на штатив, к другому концу подцепить грузики известной массы. Провести 5 измерений с разными комбинациями массы грузиков (). Измерить длину пружины для каждого случая (). Полученные данные внести в таблицу.

№ пружины	, м	, кг	, м	, м	, Н/м	, Н/м	, Н/м