Обложка

8. Първи Принципи на Механиката

Избери решение на задача:

Задача 1 (безплатна)

Кратко решение

Велосипедът изминава по-голям път по инерция, когато тялото е приведено напред.

Обяснение

Върху движещия се по инерция велосипед действат сили на съпротивление: * Триене между гумите и пътната настилка. * Съпротивление на въздуха. * Триене в лагерите на велосипеда. Съпротивлението на въздуха зависи от: * Площта на напречното сечение на тялото, перпендикулярна на посоката на движение. * Скоростта на движение. * Формата на тялото. * Плътността на въздуха. Когато тялото е приведено напред, площта на напречното сечение, изложена на въздуха, намалява. Това води до намаляване на съпротивлението на въздуха. При по-малко съпротивление, съгласно закона за инерцията, велосипедът запазва движението си за по-дълго време и изминава по-голям път.

Подробно решение

Велосипедът изминава по-голям път по инерция, когато тялото ни е приведено напред.

Стъпка 1: Анализ на силите, действащи върху велосипеда

Когато се движим с велосипед по инерция, върху нас и велосипеда действат няколко сили, които се противопоставят на движението: * Сила на триене между гумите и пътната настилка. * Съпротивление на въздуха (аеродинамично съпротивление). * Сила на триене в лагерите на колелата и други движещи се части на велосипеда.

Стъпка 2: Обяснение на съпротивлението на въздуха

Съпротивлението на въздуха е основният фактор, който определя колко бързо ще намалее скоростта ни, когато се движим по инерция. Тази сила зависи от: * Площта на напречното сечение на движещото се тяло, перпендикулярна на посоката на движение. Колкото по-голяма е тази площ, толкова по-голямо е съпротивлението. * Скоростта на движение - съпротивлението расте с квадрата на скоростта. * Формата на тялото. * Плътността на въздуха.

Стъпка 3: Сравнение на двата случая

* Когато тялото е изправено: В този случай площта на тялото, която е изложена на въздуха и е перпендикулярна на посоката на движение, е по-голяма. Това води до по-голямо съпротивление на въздуха. * Когато тялото е приведено напред: При привеждане напред, особено когато се заеме аеродинамична поза (коленичили или приведени ниско над кормилото), площта на напречното сечение, изложена на въздуха, значително намалява. Това води до по-малко съпротивление на въздуха.

Стъпка 4: Заключение

Тъй като съпротивлението на въздуха е по-малко, когато тялото ни е приведено напред, силата, която се противопоставя на движението, е по-малка. Според закона за инерцията, колкото по-малки са съпротивляващите сили, толкова по-дълго тялото запазва своето движение (т.е., изминава по-голям път по инерция). Следователно, велосипедът ще измине по-голям път по инерция, когато тялото ни е приведено напред.

Най-важното от урока

Закон за инерцията: Тяло запазва покоя или праволинейното си равномерно движение, докато не му подейства сила. Пример: Книга на масата не се движи сама.
Инертност: Свойството на телата да се "съпротивляват" на промяна в движението. Пример: Чувствате се избутани напред, когато колата рязко спира.
Маса (kg): Мярка за инертността. Повече маса означава повече инертност. Пример: По-трудно е да спреш камион, отколкото велосипед, дори да се движат с еднаква скорост.
Първи принцип на механиката: Всяко тяло запазва състоянието си на покой или на праволинейно равномерно движение, докато външно въздействие (сила) не го изведе от това състояние.
Движението на тяло, на което не действат външни сили, се нарича движение по инерция.
Ако бутнете книга по маса, тя ще спре заради триенето. Но ако си представим идеално гладка, безкрайна повърхност без триене, веднъж задвижена, книгата би продължила да се движи праволинейно с постоянна скорост завинаги. {Схема на опитите на Галилей: топче, пуснато по наклонена равнина, се движи по хоризонтална. Колкото по-малко е триенето, толкова по-дълго се движи. Галилей стига до извода, че при пълна липса на триене, движението ще е безкрайно.}
Защо при рязко потегляне на автобус пътниците се "залепват" назад за седалките?
Отговор: Поради инерцията. Тялото на пътника се стреми да запази състоянието си на покой, докато автобусът се движи напред. Затова пътникът усеща движение назад спрямо автобуса.
Инертност е свойството на телата да се противопоставят на всяка промяна в състоянието им на движение или покой.
Когато автомобил прави завой с висока скорост, той се стреми да продължи да се движи праволинейно (по инерция). Нужна е сила (от триенето на гумите с пътя), за да се промени посоката на движението му. Ако пътят е заледен, тази сила е малка и колата може да излезе от пътя.
Защо е по-лесно да се изтръска прах от килимче, като се удари рязко, отколкото като се мете бавно?
Отговор: При резкия удар килимчето се премества бързо, но прашинките, поради своята инертност, се стремят да останат на място и така се отделят от него.
Масата е физична величина, която е количествена мярка за инертността на едно тяло. Колкото по-голяма е масата, толкова по-голяма е инертността.
Основната мерна единица за маса в системата SI е килограм (kg).
\(1 \text{ kg} = 1000 \text{ g}\)
\(1 \text{ t} = 1000 \text{ kg}\)
Много по-трудно е да засилиш или да спреш пълна пазарска количка, отколкото празна. Това е така, защото пълната количка има по-голяма маса, а следователно и по-голяма инертност. {Човек бута тежко натоварена количка. Необходимо е усилие, за да се преодолее голямата инертност на количката, породена от голямата ѝ маса.}
Две топки с еднакъв размер – едната футболна, а другата за боулинг – са в покой. Коя от тях е по-трудно да се задвижи и защо?
Отговор: Топката за боулинг. Тя има много по-голяма маса от футболната топка и съответно по-голяма инертност, което я прави по-трудна за задвижване.

Задачи за упражнение

Лесна: Какво ще се случи с монета, поставена върху лист хартия, ако дръпнете хартията много бързо? Обяснете явлението.
Монетата ще остане почти на същото място и ще падне във въздуха (или на масата отдолу). Това се дължи на нейната инертност – тя се стреми да запази състоянието си на покой.
Средна: Защо тежкотоварните влакове започват да спират километри преди гарата, докато един автомобил може да спре само за няколко десетки метра?
Влакът има огромна маса в сравнение с автомобила. Поради това той има и огромна инертност. Необходими са много голяма сила и дълго време (съответно голямо разстояние), за да се промени състоянието му на движение и да спре.
Трудна: В космически кораб в безтегловност астронавт трябва да премести два еднакви на вид контейнера. Когато ги бута с еднаква сила, единият се ускорява лесно, а другият – много по-трудно. Как астронавтът може да разбере кой контейнер е пълен и кой е празен, без да ги отваря?
Въпреки че в безтегловност телата нямат тегло, те все още имат маса и инертност. Контейнерът, който е по-труден за ускоряване (промяна на състоянието му от покой), има по-голяма маса (инертност). Следователно той е пълният.

Надвий
домашното
с хиляди решения, уроци и тестове:

Математика

82267 решения

2146 уроци и тестове

Иконка Математика
4 клас
5 клас
6 клас
7 клас
8 клас
9 клас
10 клас
11 клас
12 клас

Литература

773 материали

Иконка Литература
5 клас
6 клас
7 клас
8 клас
9 клас
10 клас
11 клас
12 клас