Сила способы их изучения

I. Механика

Тестирование онлайн

Что надо знать о силе

Сила — векторная величина. Необходимо знать точку приложения и направление каждой силы. Важно уметь определить какие именно силы действуют на тело и в каком направлении. Сила обозначается как , измеряется в Ньютонах. Для того, чтобы различать силы, их обозначают следующим образом

Ниже представлены основные силы, действующие в природе. Придумывать не существующие силы при решении задач нельзя!

Сил в природе много. Здесь рассмотрены силы, которые рассматриваются в школьном курсе физики при изучении динамики. А также упомянуты другие силы, которые будут рассмотрены в других разделах.

Сила тяжести

На каждое тело, находящееся на планете, действует гравитация Земли. Сила, с которой Земля притягивает каждое тело, определяется по формуле

Точка приложения находится в центре тяжести тела. Сила тяжести всегда направлена вертикально вниз.

Сила трения

Познакомимся с силой трения. Эта сила возникает при движении тел и соприкосновении двух поверхностей. Возникает сила в результате того, что поверхности, если рассмотреть под микроскопом, не являются гладкими, как кажутся. Определяется сила трения по формуле:

Сила приложена в точке соприкосновения двух поверхностей. Направлена в сторону противоположную движению.

Так как тело представляем в виде материальной точки, силу можно изображать с центра

Сила реакции опоры

Представим очень тяжелый предмет, лежащий на столе. Стол прогибается под тяжестью предмета. Но согласно третьему закону Ньютона стол воздействует на предмет с точно такой же силой, что и предмет на стол. Сила направлена противоположно силе, с которой предмет давит на стол. То есть вверх. Эта сила называется реакцией опоры. Название силы «говорит» реагирует опора. Эта сила возникает всегда, когда есть воздействие на опору. Природа ее возникновения на молекулярном уровне. Предмет как бы деформировал привычное положение и связи молекул (внутри стола), они, в свою очередь, стремятся вернуться в свое первоначальное состояние, «сопротивляются».

Абсолютно любое тело, даже очень легкое (например,карандаш, лежащий на столе), на микроуровне деформирует опору. Поэтому возникает реакция опоры.

Специальной формулы для нахождения этой силы нет. Обозначают ее буквой , но эта сила просто отдельный вид силы упругости, поэтому она может быть обозначена и как

Сила приложена в точке соприкосновения предмета с опорой. Направлена перпендикулярно опоре.

Так как тело представляем в виде материальной точки, силу можно изображать с центра

Сила упругости

Это сила возникает в результате деформации (изменения первоначального состояния вещества). Например, когда растягиваем пружину, мы увеличиваем расстояние между молекулами материала пружины. Когда сжимаем пружину — уменьшаем. Когда перекручиваем или сдвигаем. Во всех этих примерах возникает сила, которая препятствует деформации — сила упругости.

Сила упругости направлена противоположно деформации.

Так как тело представляем в виде материальной точки, силу можно изображать с центра

При последовательном соединении, например, пружин жесткость рассчитывается по формуле

При параллельном соединении жесткость

Жесткость образца. Модуль Юнга.

Модуль Юнга характеризует упругие свойства вещества. Это постоянная величина, зависящая только от материала, его физического состояния. Характеризует способность материала сопротивляться деформации растяжения или сжатия. Значение модуля Юнга табличное.

Подробнее о свойствах твердых тел здесь.

Вес тела

Вес тела — это сила, с которой предмет воздействует на опору. Вы скажете, так это же сила тяжести! Путаница происходит в следующем: действительно часто вес тела равен силе тяжести, но это силы совершенно разные. Сила тяжести — сила, которая возникает в результате взаимодействия с Землей. Вес — результат взаимодействия с опорой. Сила тяжести приложена в центре тяжести предмета, вес же — сила, которая приложена на опору (не на предмет)!

Формулы определения веса нет. Обозначается эта силы буквой .

Сила реакции опоры или сила упругости возникает в ответ на воздействие предмета на подвес или опору, поэтому вес тела всегда численно одинаков силе упругости, но имеет противоположное направление.

Сила реакции опоры и вес — силы одной природы, согласно 3 закону Ньютона они равны и противоположно направлены. Вес — это сила, которая действует на опору, а не на тело. Сила тяжести действует на тело.

Вес тела может быть не равен силе тяжести. Может быть как больше, так и меньше, а может быть и такое, что вес равен нулю. Это состояние называется невесомостью. Невесомость — состояние, когда предмет не взаимодействует с опорой, например, состояние полета: сила тяжести есть, а вес равен нулю!

Определить направление ускорения возможно, если определить, куда направлена равнодействующая сила

Обратите внимание, вес — сила, измеряется в Ньютонах. Как верно ответить на вопрос: «Сколько ты весишь»? Мы отвечаем 50 кг, называя не вес, а свою массу! В этом примере, наш вес равен силе тяжести, то есть примерно 500Н!

Перегрузка — отношение веса к силе тяжести

Сила Архимеда

Сила возникает в результате взаимодействия тела с жидкость (газом), при его погружении в жидкость (или газ). Эта сила выталкивает тело из воды (газа). Поэтому направлена вертикально вверх (выталкивает). Определяется по формуле:

В воздухе силой Архимеда пренебрегаем.

Если сила Архимеда равна силе тяжести, тело плавает. Если сила Архимеда больше, то оно поднимается на поверхность жидкости, если меньше — тонет.

Электрические силы

Существуют силы электрического происхождения. Возникают при наличии электрического заряда. Эти силы, такие как сила Кулона, сила Ампера, сила Лоренца, подробно рассмотрены в разделе Электричество.

Схематичное обозначение действующих на тело сил

Часто тело моделируют материальной точкой. Поэтому на схемах различные точки приложения переносят в одну точку — в центр, а тело изображают схематично кругом или прямоугольником.

Для того, чтобы верно обозначить силы, необходимо перечислить все тела, с которыми исследуемое тело взаимодействует. Определить, что происходит в результате взаимодействия с каждым: трение, деформация, притяжение или может быть отталкивание. Определить вид силы, верно обозначить направление. Внимание! Количество сил будет совпадать с числом тел, с которыми происходит взаимодействие.

Главное запомнить

1) Силы и их природа;
2) Направление сил;
3) Уметь обозначить действующие силы

Силы трения*

Различают внешнее (сухое) и внутреннее (вязкое) трение. Внешнее трение возникает между соприкасающимися твердыми поверхностями, внутреннее — между слоями жидкости или газа при их относительном движении. Существует три вида внешнего трения: трение покоя, трение скольжения и трение качения.

Трение качения определяется по формуле

Сила сопротивления возникает при движении тела в жидкости или в газе. Величина силы сопротивления зависит от размеров и формы тела, скорости его движения и свойств жидкости или газа. При небольших скоростях движения сила сопротивления пропорциональна скорости тела

При больших скоростях пропорциональна квадрату скорости

Взаимосвязь силы тяжести, закона гравитации и ускорения свободного падения*

Рассмотрим взаимное притяжение предмета и Земли. Между ними, согласно закону гравитации возникает сила

А сейчас сравним закон гравитации и силу тяжести

Величина ускорения свободного падения зависит от массы Земли и ее радиуса! Таким образом, можно высчитать, с каким ускорением будут падать предметы на Луне или на любой другой планете, используя массу и радиус той планеты.

Расстояние от центра Земли до полюсов меньше, чем до экватора. Поэтому и ускорение свободного падения на экваторе немного меньше, чем на полюсах. Вместе с тем, следует отметить, что основной причиной зависимости ускорения свободного падения от широты местности, является факт вращения Земли вокруг своей оси.

При удалении от поверхности Земли сила земного тяготения и ускорения свободного падения изменяются обратно пропорционально квадрату расстояния до центра Земли.

Источник

Сила как физическое качество (понятие, характеристика, средства и методы развития силы)

Олеся Непомнящих
Сила как физическое качество (понятие, характеристика, средства и методы развития силы)

Процесс формирования физических качеств у человека заключается в том, чтобы развить и обеспечить всестороннее их проявление в разнообразных видах деятельности — трудовой, профессиональной, спортивной. Силовые качества — основа всех двигательных свойств.

Сила — одно из важнейших физических качеств в абсолютном большинстве видов спорта. Поэтому ее развитию спортсмены уделяют исключительно много внимания.

Сила — это способность преодолевать определенное сопротивление или противодействовать ему за счет деятельности мышц.

В зависимости от условий, характера и величины проявления мышечной силы в спортивной практике принято различать несколько разновидностей силовых качеств.

Чаще всего сила проявляется в движении, т. е. в так называемом динамическом режиме («динамическая сила»). Иногда же усилия спортсмена движением не сопровождаются. В этом случае говорят о статическом (или изометрическом) режиме работы мышц («статическая сила»).

По характеру усилий в динамической силе, в свою очередь, выделяют три разновидности (по В. Кузнецову):

— взрывную силу — проявление силы с максимальным ускорением, что характерно, например,для так называемых скоростно-силовых упражнений: прыжков, метаний, спринтерского бега, отдельных элементов борьбы, бокса, спортивных игр и пр. ;

быструю силу — проявление силы с немаксимальным ускорением, например, при выполнении быстрых (но не предельно быстрых) движений в беге, плавании, велосипедном спорте и др. ;

— медленную силу, проявляемую при сравнительно медленных движениях, практически без ускорения. Типичными примерами являются жим штанги, выход в упор силой на кольцах или перекладине.

Оценивая величину усилия в том или ином упражнении или простом движении, применяют термины «абсолютная» и «относительная» сила.

Абсолютная сила — предельное, максимальное усилие, которое спортсмен может развить в динамическом или статическом режиме. Примером проявления абсолютной силы в динамическом режиме является поднимание штанги или приседание со штангой предельного веса. В статическом режиме абсолютная сила может быть проявлена, например, когда максимальное усилие прилагается к неподвижному объекту («выжимание» неподвижно закрепленной штанги).

Относительная сила — величина силы, приходящаяся на 1 кг веса спортсмена. Этот показатель применяется в основном для того, чтобы объективно сравнить силовую подготовленность различных спортсменов.

Часто к силовым качествам спортсмена относят также и силовую выносливость — способность сравнительно длительно и многократно проявлять оптимальные (не предельные для данного спортсмена) усилия.

Характерной особенностью силовой подготовки во всех видах спорта является то, что силовые качества должны развиваться в тесном комплексе между собой и с другими физическими качествами.

В зависимости от веса отягощения применяются следующие методы развития силы:

— метод повторных нагрузок — повторное поднимание непредельного веса до выраженного утомления («до отказа»);

— изометрический (иначе его называют «удерживающий»);

— метод максимальных нагрузок — поднимание предельного веса.

Метод повторных усилий. При использовании этого метода предусматривается поднимание и тяга непредельного веса до выраженного утомления, т. е. «до отказа» (30-70% от максимального показателя, чтобы в одном подходе можно было повторить упражнение от 5 до 15 раз. Работу с весом можно выполнять в 2-3 серии с отдыхом между ними (2-4 мин) до неполного восстановления. Метод повторных усилий широко используется в практике, особенно на начальном этапе обучения.

Изометрический метод. Силовые статические нагрузки дают возможность целенаправленно и избирательно воздействовать на слаборазвитые мышцы и мышечные группы. Доказано, что при использовании динамических упражнений сила растет быстрее, чем при использовании только изометрических упражнений. Поэтому изометрические упражнения следует применять лишь как дополнительное средство (их длительность не должна превышать 10-12 мин на одно занятие). Установлено, что при максимальных изометрических напряжениях хорошо совершенствуется внутримышечная координация, которая эффективно влияет на развитие максимальной силы.

Метод максимальных усилий. Обычно он используется при тренировке квалифицированных спортсменов во многих видах спорта. Упражнения выполняются с использованием предельного и около пределыюго веса (90% от максимального). Каждое движение выполняется сериями. В одной серии вес поднимается 1-3 раза. За одну тренировку рекомендуется делать 5-6 подходов с отдыхом до восстановления. Однако использование большого сопротивления будет эффективным только в том случае, если первоначально проделана работа по развитию силы.

Средствами развития силы мышц являются различные силовые упражнения, средикоторых можно выделить три их основных вида:

— упражнения с внешним сопротивлением;

— упражнения с преодолением веса собственного тела;

Упражнения с внешним сопротивлением являются одними из самых эффективных средств развития силы и подразделяются:

— на упражнения с тяжестями, в том числе и на тренажерах. С помощью, которых можно преимущественно воздействовать не только на отдельные мышцы, но и на отдельные части мышц;

— упражнения с партнером, которые можно использовать не только на учебных занятиях и тренировках в спортивных залах. На стадионах, в манежах, но в условиях общежития и т. п. Эти упражнения оказывают благоприятное эмоциональное воздействие на занимающихся;

— упражнения с сопротивлением упругих предметов (резиновых амортизаторов, жгутов, различных экспандеров и т. п., которые целесообразно применять на самостоятельных занятиях, особенно на утренней физической зарядке. Их преимущество заключается в небольшом собственном весе, малом объеме, простоте использования и транспортировки, широком диапазоне воздействия на различные группы мышц;

— упражнения в преодолении сопротивления внешней среды эффективны при тренировке в ускоренном передвижении и силовой выносливости (например, бег в гору или по песку, снегу, воде, против ветра и т. п.).

Игровые технологии как средства развития детей с ОВЗ На современном этапе развития России происходят изменения в образовательных процессах: содержание образования усложняется, акцентируя внимание.

Конспект урока по физике в 7 классе по теме «Сила. Явление тяготения. Сила тяжести» Конспект урока по физике в 7 классе по теме «Сила. Явление тяготения. Сила тяжести» Учитель физики Мальцева Елена Васильевна Цели урока:.

Консультация для педагогов «Методы и приемы развития мелкой моторики в свободной деятельности» Для повышения эффективности работы по развитию мелкой моторики, необходимо проводить ее в течение всего дня. Предлагаю Вашему вниманию примерный.

Консультация для педагогов «Методы и приемы развития мелкой моторики в свободной деятельности» Педагогам известно, какую важную роль играет мелкая моторика пальцев рук в развитии речи детей дошкольного возраста. Предлагаю Вашему вниманию.

Консультация для родителей «Средства развития мелкой моторики рук ребенка» Консультация для родителей «Средства развития мелкой моторики рук ребенка» Уважаемые родители! Если вы хотите, чтобы ваш ребёнок был умным.

Консультация для воспитателей «Характеристика социально-коммуникативного развития дошкольников в соответствии с ФГОС» Согласно Федеральному государственному образовательному стандарту дошкольного образования (ФГОС ДО, социализация личности дошкольника и.

Консультация для воспитателей «Характеристика содержания познавательного-речевого развития в соответствии с ФГОС ДО» В пункте 2.6. «ФГОС ДО» отмечено, что «Содержание Программы должно обеспечивать развитие личности, мотивации и способностей детей в различных.

Консультация «Игровые технологии как средства развития детей с ОВЗ» Технология — от греческих слов technл (искусство, ремесло, наука) и logos (понятие, учение). В словаре иностранных слов: «технология — совокупность.

Наглядные средства и пособия для развития эмоциональной сферы детей Важную роль в полноценном личностном развитии ребёнка играет развитие его эмоциональной сферы. Недаром в настоящее время постепенно отходят.

Средства развития мелкой моторики рук у детей с нарушением речи Рекомендации для воспитателей. У большинства детей дошкольного и младшего школьного возраста с нарушением речи специальными исследованиями.

Источник