Még az ókori görögök is észrevették, hogy ha egy ősi megkövesedett fagyantat (borostyán) dörzsöl egy gyapjúszövetre, akkor ez sok tárgyat vonz: pelyheket, szalmákat, szőrmeszőröket stb. A 17. században ezt a folyamatot részletesebben tanulmányozták, és modern a gyerekek továbbra is szeretik az elektromos testtel végzett kísérleteket.

• Az elektrifikáció jelenségeinek tanulmányozásának története
• Különböző típusú díjak ("+" és "-")
• Hol használják az elektrifikáció jelenségét?

Az elektrifikáció jelenségeinek tanulmányozásának története

A XVII. Század elején a testek kölcsönhatásának ilyen jelenségeit elektromosnak nevezték, mivel az ókori görög borostyánkő úgy hangzott, mint egy elektron. Megállapodás született abban, hogy a testek megdörzsölése után, amelyek más tárgyakat vonzanak, elektromos töltés alakul ki vagy elektromosodik. Amikor egy ebonit botot dörzsöl, a szövetre nem csak az ebonit, hanem a szövet vonzza a papírdarabokat. Világossá vált, hogy a párban lévő mindkét objektum kölcsönösen elektromos.

Az elektromos testek kölcsönhatását különböző tárgypárok demonstrálhatják: selyemszövet és üvegbot, papír és egy plexiüveg lap, szőrme vagy szövet és ebonitpálca (kénnel vulkanizált gumi).

Aztán kiderült, hogy egy elektromos töltés áramlik az egyik tárgyról a másikra. Amint érintik egymást, a töltés egy része egy nem töltött tárgyra kerül, amely szintén elkezdi vonzani a szálakat vagy papírdarabokat magához.

Ha egy üveglapot dörzsöl egy papírlapra, és azonnal kis papírdarabokra hordja, az utóbbi vonzza az üveget. A vékony vízfolyás szintén viselkedik.

Különböző típusú díjak ("+" és "-")

Szinte minden elektromos test rendelkezik azzal a tulajdonsággal, hogy tárgyakat vonzza magához. Sőt, vonzerejükkel nem lehet meghatározni, hogy melyik töltött anyag érkezik például a szőrme kopott ebonitból, és melyik üvegrúdot visel a selyem, mivel ennek eredményeként mindkét elektromos tárgy egyforma papírdarabokat vonz magához. Ez azt jelenti, hogy a különféle anyagból készült tárgyak azonos töltéseket halmoznak fel?

Annak érdekében, hogy laboratóriumi megfigyelést végezzen az elektrifikált testek kölcsönhatásáról, el kell vennie egy pár ebonit botot, és elektromosan kell azokat prémes anyaggal ellátni. Ezután tegye az egyik botot a súlypontjába, és közelebb hozza a második botot. Megfigyelheti, hogy most a botok visszatükröződnek. Pontosan ugyanazt az eredményt kapjuk, ha az ebonit helyett üvegbotokkal, selyemszőr helyett vesszük. De ha elektromos üvegpálcát hoz egy elektromos ebonit pálcához, akkor elkezdenek vonzani egymást. Vagyis nyilvánvaló, hogy az elektromos tárgyak kölcsönösen vonzzák vagy visszaszorítják. Hogyan lehet magyarázni az elektromos testek kölcsönhatását ebben az esetben?

Nyilvánvaló, hogy az elektrifikáció során az ebonit botnak más töltése van, mint egy üvegé, amit kísérletek igazolnak.

Egyszerre megállapodtak abban, hogy a dörzsölt selyemüveg-bot elektromos töltését pozitívnak, az ébenfa botját negatívnak tartják. A testek egy része pozitívan elektromosan van, mint egy üvegrúd, és a testek másik része negatívan elektrifikálódik, mint az ebonit. pozitív  a töltést "" jel jelzi + „És negatív  - a " — ».

Ha különféle elektromos tárgyakat (műanyag, gumi stb.) Hoznak egy elektromos ebonit pálcához, akkor egyesek elriasztják az ebonitot, mások pedig vonzzák. Ha az ebonitot és egy másik objektumot taszítanak, akkor az utóbbi negatív töltéssel azonos, és ha megfigyeljük a tárgy és az ebonit vonzerejét, akkor az objektum pozitív töltéssel rendelkezik. Vagyis a következő egyértelmű:

• ha a testek ugyanazzal a töltéssel rendelkeznek, akkor visszataszítják;
• ha a testeknek eltérő díjai vannak, akkor vonzza őket.

Videó az elektromos testek kölcsönhatásáról:

A testek nemcsak súrlódással elektrizálhatók. Az objektum díjat kaphat, ha egy másik töltött tárgyhoz ér. Készíthet egy hüvelyt fémfóliából és leteheti egy selyemfonalra. Ha elektromos ebonitot hoz a hüvelybe, akkor a hüvely először vonzza azt, de azonnal tolja el a pálcától. Vagyis amikor megérinti a kemény gumit, a hüvely megkapta egy részét a negatív töltésből. Ezt akkor is ellenőrizni lehet, ha a negatív töltésű hüvelybe viszi a selyemre hordott üvegrudat - a hüvely azonnal ellentétes töltéssel vonzza az üveget.

Az ilyen kísérletek egyértelműen bizonyítják, hogy az objektum elektromos, azaz túlzott elektromos töltéssel rendelkezik. Ez a jelenség a legegyszerűbb eszköz - egy elektroszkóp - munkáján alapul, amely lehetővé teszi a töltés megfigyelését. Elektroszkóp segítségével nem csak az elektromos töltés meglétét lehet meghatározni, hanem körülbelül meg is határozhatja annak értékét.

Az alábbi ábra a legegyszerűbb iskolai elektroszkópot (egy eszköz az elektromos töltés érzékelésére és mérésére), amelyben egy szirmokkal ellátott fém rudat egy műanyag tengelyre szerelnek, és mindez egy fém tokban van, amelynek mindkét oldalán üvegezés van. Ha egy feltöltött ebonit-pálcát hoz egy nem feltöltött elektroszkóphoz, akkor az eszköz szirmai szétszóródnak. Ha hoz egy másik testet azonos jelű töltéssel, akkor az elektroszkóp szirmai még jobban eloszlanak. Ha viszont ellentétes töltésű tárgyat hoz, akkor a levelek közötti szög kisebb lesz.

Így egy elektroszkóp segítségével megértheti, milyen típusú töltés hordoz egy adott testet. Az elektroszkóp szirmainak eltérésének mértéke alapján megítélhető, hogy a töltése többé-kevésbé vált-e, mert minél nagyobb a készülékre átvitt töltés, annál inkább szirmai eltérnek egymástól. Vagyis az elektroszkóp villamosabb.

Hol használják az elektrifikáció jelenségét?

A munka során a test kölcsönös elektrifikációjának elvét érinti:

másológépek - fénymásolók;
  elektromos szűrők, amelyek elszívják a port és füstöt a levegőből;
  Ha tárgyakat permetezéssel festenek, akkor a festék apró részecskéi is villamossá válnak, melynek eredményeként szilárdabb és egyenletesebben rögzítik őket a festendő felülethez.

Végzett-e kísérleteket elektromos testekkel? A megjegyzésekben ossza meg véleményét az elektromos testek kölcsönhatásáról.

A klasszikus fizika szerint a nekünk ismert világban a testek, a részecskék állandó kölcsönhatásban vannak. Még ha nyugalomban is megfigyeljük a tárgyakat, ez nem azt jelenti, hogy semmi sem történik. A molekulák, atomok és az elemi részecskék közötti tartóerőknek köszönhetően láthat egy tárgyat a fizikai világ számára hozzáférhető és érthető anyag formájában.

A testek kölcsönhatása a természetben és az életben

Amint saját tapasztalatainkból tudjuk, amikor valamire esik, harcolsz, valamivel találkozol, ez kellemetlennek és fájdalmasnak bizonyul. Ön benyomja az autót, vagy egy tátongó járókelő ütköz benned. Így vagy úgy interakcióban áll a külvilággal. A fizikában ezt a jelenséget úgy definiálták, mint "a testek kölcsönhatása". Vizsgáljuk meg részletesen, hogy a modern klasszikus tudomány milyen típusai osztják õket.

A test kölcsönhatásának típusai

A természetben négyféle interakció létezik a testek között. Az első, mindenki számára ismert, a testek gravitációs kölcsönhatása. A testek tömege meghatározza azt, hogy milyen erős a gravitáció. Elég nagynak kell lennie, hogy észrevegyük. Egyébként meglehetősen nehéz megfigyelni és regisztrálni az ilyen típusú interakciókat. A kozmosz az a hely, ahol a gravitációs erők hatalmas tömegű kozmikus testek példáján megfigyelhetők.

A gravitáció és a testtömeg közötti kapcsolat

A testek kölcsönhatási energiája közvetlenül arányos a tömeggel és fordítva arányos a köztük lévő távolság négyzetével. Ez a modern tudomány meghatározása szerint.

  Ön és minden bolygónk tárgya vonzereje annak a ténynek köszönhető, hogy két test és a tömeg kölcsönhatásának erője van. Ezért egy feldobott tárgyat visszavonulnak a Föld felszínéhez. A bolygó elég hatalmas, tehát a működési erő érzékelhető. A gravitáció okozza a testek kölcsönhatását. A testek tömege lehetővé teszi annak megnyilvánulását és regisztrálását.

A gravitáció jellege nem egyértelmű

A jelen jelenség természete sok vitát és feltevést vált ki, a tényleges megfigyelésen, valamint a tömeg és a vonzerő látszólagos kapcsolatán kívül a gravitációt okozó erőt nem azonosították. Bár manapság számos kísérlet zajlik a gravitációs hullámok világűrben történő felismerésével kapcsolatban. Pontosabb feltételezést Albert Einstein tett.

Megfogalmazta azt a hipotézist, miszerint a gravitációs erő a tér-idő szövetnek a benne lévő testek általi görbületének terméke.

  Ezt követően, amikor a helyet anyag váltja fel, megpróbálja visszaállítani a térfogatát. Einstein szerint fordított arány van az anyag erőssége és sűrűsége között.

Ennek a függőségnek a szemléltetésére példa a fekete lyukak, amelyek elképzelhetetlen sűrűségű anyagot és gravitációt mutatnak, amelyek nemcsak a kozmikus testek, hanem a fény vonzására is képesek.

A gravitáció természetének befolyása miatt a testek közötti kölcsönhatás ereje biztosítja a bolygók, csillagok és más űrobjektumok létezését. Ezen túlmenően ugyanabból az okból van jelen bizonyos tárgyak mások körüli forgása.

Elektromágneses erők és haladás

A testek elektromágneses kölcsönhatása kissé a gravitációra emlékeztet, ám sokkal erősebb. A pozitívan és negatívan töltött részecskék kölcsönhatása okozza annak létezését. Valójában ez okozza az elektromágneses mező megjelenését.

  A test által generált, vagy felszívódik, vagy a töltött testek kölcsönhatását okozza. Ez a folyamat nagyon fontos szerepet játszik az élő sejt biológiai aktivitásában és az abban lévő anyagok újraeloszlásában.

Ezen túlmenően a szokásos erők elektromágneses megnyilvánulásának általános példája elektromos árama bolygó mágneses tere. Az emberiség ezt az erőt széles körben használja az adatátvitelhez. Ezek mobil kommunikáció, televízió, GPRS és még sok más.

A mechanikában ez rugalmasság, súrlódás formájában nyilvánul meg. Az erõ jelenlétét bemutató élénk kísérlet mindenki számára ismert az iskolai fizika kurzuson. Ez selyem ébenfa polcokat dörzsöli. A felületén negatív töltésű részecskék könnyű tárgyak vonzását teszik lehetővé. Napi példája a fésű és a haj. Miután a műanyag többszörös mozdulatokat hajtott át a vonalon, vonzás merül fel közöttük.

Érdemes megemlíteni az iránytűt és a Föld mágneses mezőjét. A nyíl mágnesezve van, és pozitív és negatív töltésű részecskékkel végződik, ennek eredményeként reagál a bolygó mágneses mezőjére. A pozitív végével a negatív részecskék irányában forog, és fordítva.

Kis méret, de hatalmas teljesítmény

Ami az erős kölcsönhatást illeti, annak sajátossága kissé hasonlít az erők elektromágneses formájára. Ennek oka a pozitív és negatívan töltött elemek jelenléte. Az elektromágneses erőhez hasonlóan az ellenkező töltések jelenléte a testek kölcsönhatásához vezet. A testek tömege és a távolság közöttük nagyon kicsi. Ez a szubatómiai világ egy olyan része, ahol ezeket az objektumokat részecskéknek nevezik.

Ezek az erők az atommag körzetében működnek, és kapcsolatot teremtenek a protonok, elektronok, baryonok és más elemi részecskék között. Méreteik fényében a nagy tárgyakhoz viszonyítva a töltött testek kölcsönhatása sokkal erősebb, mint az elektromágneses erő típusnál.

Gyenge erők és radioaktivitás

A gyenge típusú interakció közvetlenül kapcsolódik az instabil részecskék pusztulásához, és különféle típusú sugárzás felszabadulásával jár alfa-, béta- és gamma-részecskék formájában. Rendszerint a hasonló tulajdonságokkal rendelkező anyagokat és radioaktív anyagokat nevezzük.

Az ilyen típusú erőt gyengenek hívják, mivel gyengébb, mint az elektromágneses és az erős kölcsönhatás típusa. Ez azonban erősebb, mint a gravitációs interakció. A részecskék közötti távolság ebben a folyamatban nagyon kicsi, 2 · 10–18 méter nagyságrendű.

Az erő felismerése és alapvetőként történő meghatározása az utóbbi időben merült fel.

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

Négy erő hozta létre az univerzumot

Az egész univerzum a modern tudomány által felfedezett négy alapvető erőnek köszönhetően létezik. Űrtek űrből, galaxisokból, bolygókból, csillagokból és különféle folyamatokból az általunk megfigyelt formában. Ebben a szakaszban a természetben levő alapvető erők meghatározása teljesnek tekinthető, de talán idővel megismerjük az új erők jelenlétét, és az univerzum természetének ismerete egy lépéssel közelebb kerül hozzánk.

Tehetetlenség.

Megfigyelések és kísérletek mutathogy maga a test sebessége nem változhat.

Futball-labda fekszik a pályán. A labdarúgó rúgása mozgásba hozza őt. De maga a labda nem változtatja meg sebességét, és csak akkor kezd elmozdulni, amíg más testek nem reagálnak rá. A fegyver hordójába helyezett golyó addig nem repül ki, amíg porgázok ki nem dobják.

Így mind a golyó, mind a golyó nem rendelkezik sebességgel, amíg más testek nem hatnak rájuk.

A földön gördülő futball-labda a földön fellépő súrlódás miatt megáll.

A test csökkenti sebességét, és nem önmagában áll le, hanem más testek hatására. Egy másik test hatására a sebesség iránya is megváltozik.

A teniszlabda megváltoztatja az irányt, miután ütött. A korong megérintése után a korong szintén megváltoztatja az irányt. A gázmolekula mozgási iránya megváltozik, amikor egy másik molekulával vagy az edény falával ütik fel.

Ez azt jelenti, hogy a test sebessége (nagyság és irány) megváltozik, ha egy másik test rá hat.

Csináljuk a tapasztalatot. A táblát ferdén állítottuk az asztalra. Öntsön egy halom homokot az asztalra, rövid távolságra a tábla végétől. Helyezze a kocsi egy lejtős táblára. A kocsi, lehajtva egy ferde tábláról, gyorsan megáll, és homokba ütközik. A kocsi sebessége nagyon gyorsan csökken. Mozgása egyenetlen.

Igazítsa a homokot, és engedje el ismét a kocsit ugyanabból a magasságból. Most a kocsi nagyobb távolságot tesz az asztalon megállás előtt. Sebessége lassabban változik, és a mozgás egységesebbé válik.

Ha teljesen eltávolítja a homokot a kocsi útjáról, akkor az mozgásának egyetlen akadálya az asztalon lévő súrlódás. A kocsi a megállóig még lassabb, és az első és a második alkalommal többet fog haladni.

Tehát, minél kisebb a másik test hatása a kocsira, annál hosszabb ideig tart fenn mozgásának sebessége, és minél közelebb van az egységességéhez.

Hogyan mozog a test, ha más testek egyáltalán nem viselkednek? Hogyan lehet ezt a tapasztalatok alapján megállapítani? A testek mozgásának vizsgálatával kapcsolatos alapos kísérleteket először G. Galileo végezte. Lehetővé tették annak megállapítását, hogy ha más testek nem hatnak a testre, akkor vagy nyugalomban van, vagy egyenesen, egyenletesen mozog a Földhöz viszonyítva.

Tehetetlenségnek nevezzük azt a jelenséget, hogy egy test sebességét fenntartjuk, ha más test nem működik rajta.

Tehetetlenség - a latin tehetetlenségből - mozdulatlanság, tétlenség.

Így a test mozgását, ha egy másik test rá nem hat, inerciális mozgásnak nevezzük.

Például egy fegyverből kifolyó golyó ugyanolyan sebességgel repülne, ha egy másik test - levegő (vagy inkább a benne lévő gázok molekulái) nem befolyásolta volna. Ennek eredményeként a golyó sebessége csökken. A kerékpáros, megállítva a pedált, tovább mozog. Meg tudja tartani a mozgásának sebességét, ha a súrlódási erő nem hat rá.

Tehát, ha más testek nem testként viselkednek, akkor állandó sebességgel mozog.

Telefonszám

Ön már tudja, hogy egyenetlen mozgással a test sebessége idővel változik. A testsebesség változása egy másik test hatására megy végbe.

Csináljuk a tapasztalatot. Rögzítünk egy rugalmas lemezt a kocsihoz. Ezután meghajlítjuk és rögzítjük egy menettel. A kocsi az asztalhoz képest nyugalomban van. Megmozdul a kocsi, ha az elasztikus lemez kiegyenesedik?

Ehhez megégetjük a szálat. A lemez kiegyenesedik. A kocsi ugyanabban a helyen marad.

Ezután a hajlított lemez mellé tegyünk egy másik ugyanazt a kocsi. Nyomja meg ismét a szálat. Ezután mindkét kocsi az asztalhoz képest mozog. Különböző irányokba mozognak.

A kocsi sebességének megváltoztatásához második testre volt szükség. A tapasztalatok azt mutatják, hogy egy test sebessége csak akkor változik, ha egy másik test (egy második kocsi) rá hat. Tapasztalataink szerint megfigyeltük, hogy a második kocsi is mozgásba lépett. Mindkettő elindult az asztalhoz képest.

A kocsik egymásra hatnak, azaz kölcsönhatásba lépnek. Ez azt jelenti, hogy az egyik testnek a másikra gyakorolt \u200b\u200bhatása nem lehet egyoldalú, mindkét test egymásra hat, azaz kölcsönhatásba lépnek.

Két test kölcsönhatásának legegyszerűbb esetét vettük figyelembe. Mindkét test (kocsi) az interakció előtt nyugalomban volt egymáshoz és az asztalhoz képest.

Például a golyó a lövöldözés előtt is nyugodt volt a fegyverhez képest. Ha kölcsönhatásba lépnek (lövés közben), a golyó és a fegyver különböző irányba mozog. Kiderül, hogy az adományozás jelensége.

Ha egy csónakban ülő személy egy másik hajót tol el tőle, akkor kölcsönhatás lép fel. Mindkét hajó elindult.

Ha valaki egy hajóról ugrik a partra, akkor a hajó az ugrással ellentétes irányba indul. A férfi a hajón járt. A hajó viszont egy személyre hat. Megszerezi a partra irányított sebességet.

Tehát az interakció eredményeként mindkét test megváltoztathatja sebességét.

Testtömeg. Tömeg egység.

Amikor két test kölcsönhatásba lép, az első és a második test sebessége mindig megváltozik.

Az interakció után az egyik test olyan sebességet ér el, amely jelentősen eltérhet a másik test sebességétől. Például egy íjból történő lövés után a nyíl sebessége sokkal nagyobb, mint az a sebesség, amelyet az íjhúr kölcsönhatás után ér el.

Miért történik ez? Végezzük el a 18. bekezdésben leírt kísérletet. Csak most vegyünk különféle méretű kocsikat. A szál elégetése után a kocsik különböző sebességgel haladnak. A kocsit, amely az interakció után lassabban halad, masszívabbnak nevezik. Több tömege van. A kocsi, amely az interakció után nagyobb sebességgel halad, kevesebb tömeggel rendelkezik. Tehát a szekereknek különböző súlyuk van.

Meg lehet mérni azt a sebességet, amelyet az interakció eredményeként megszereztek a kocsik. Ezen a sebességen összehasonlítják az egymással kölcsönhatásban lévő forgóvázok tömegeit.

Egy példa. A kocsik sebessége az interakció előtt nulla. Az interakció után az egyik kocsi sebessége 10 m / s-ra, a másik 20 m / s-ra vált. Mivel a második kocsi által megszerzett sebesség kétszerese az első kocsi sebességének, akkor tömege kétszer kisebb, mint az első kocsi tömege.

Ha az interakció után az eredeti nyugalmi kocsik sebessége azonos, akkor tömegük azonos. Tehát a 42. ábrán bemutatott kísérletben a kocsi kölcsönhatása után azonos sebességgel. Következésképpen tömegük azonos volt. Ha az interakció után a testek különböző sebességeket szereztek, akkor tömegük eltérő.

Hányszor az első test sebessége nagyobb (kevesebb), mint a második test sebessége, hányszor az első test tömege kisebb (több), mint a második tömege.

Minél kevesebb a test sebessége az interakció során, annál nagyobb a tömege. Egy ilyen testet inertebbnek hívnak.

És fordítva: minél inkább változik a test sebessége az interakció során, minél kevesebb a tömege, annál kevésbé inert.

Ez azt jelenti, hogy minden testet azon tulajdonság jellemzi, hogy az interakció során a sebességük eltérően változik. Ezt a tulajdonságot tehetetlenségnek nevezzük.

A testtömeg egy fizikai mennyiség, amely jellemzi annak tehetetlenségét.

Tudnia kell, hogy bármely test: föld, ember, könyv stb. - tömege van.

A tömeget m betű jelzi. A tömegegység SI-ben kilogrammot (1 kg) kell venni.

Egy kilogramm a standard tömege. A szabvány két fém ötvözetéből készül: platina és irídium. A nemzetközi szabvány kilogrammot Sevres-ben (Párizs közelében) tárolják. A nemzetközi szabványtól kezdve több mint 40 pontos másolatot küldtek, és különféle országokba küldték. A nemzetközi szabvány egyik példánya hazánkban, a Metrológiai Intézetben található. D. I. Mendelejev Szentpéterváron.

A gyakorlatban más tömegegységeket is használnak: tonna (t), gramm (g), milligramm (mg).

A jövőben a fizika tanulmányozásakor a tömeg fogalmát mélyebben felfedik.

A testsúly mérése a mérlegeken.

A testtömeg mérésére a 19. bekezdésben leírt módszer alkalmazható.

Összehasonlítva a test által az interakció során elért sebességeket, meghatározzuk, hányszor egy test tömege nagyobb (vagy kevesebb), mint egy másik tömege. Ilyen módon meg lehet mérni a testtömeget, ha az egyik kölcsönhatásba lépő test tömege ismert. Ily módon az égitestek tömegét, valamint a molekulákat és atomokat meghatározzák a tudományban.

A gyakorlatban a testsúly a súlyok segítségével található meg. A mérlegek különféle típusúak: oktatási, orvosi, analitikai, gyógyszertári, elektronikus stb.

Fontolja meg a képzési skálakat. Egy ilyen egyensúly fő része a rocker. Egy nyíl van csatolva a rocker közepéhez - egy mutató, amely jobbra vagy balra mozog. A poharak a gerenda végein vannak függesztve. Milyen feltételek mellett lesz az egyensúly egyensúlyban?

Helyezze a kísérletben használt kocsikat a mérőlapokra (lásd a 18. bekezdést). mivel a kocsik ugyanolyan sebességet szereztek az interakció során, kiderült, hogy tömegük azonos. Következésképpen a mérleg egyensúlyban lesz. Ez azt jelenti, hogy a mérlegen fekvő testek tömege egyenlő.

Most egy pohár mérlegre helyezzük a testet, amelynek tömegét tudni kell. A másikra súlyokat helyezünk, amelyek tömege ismert, amíg az egyensúly egyensúlyba nem kerül. Ezért a lemért test tömege megegyezik a súlyok teljes tömegével.

A méréshez speciális súlykészletet kell használni.

Különböző mérlegeket úgy tervezték, hogy különböző testeket mérjék, mind nagyon nehéz, mind nagyon könnyű. Tehát például egy kocsi skála segítségével meghatározhatja a kocsi tömegét 50 tól 150 tonnaig. Az analitikai mérleg segítségével 1 mg szúnyogtömeg található.

Test kölcsönhatás

„A tudomány kulcsa a kérdőjel”

Honore de Balzac

Ezzel Balzac azt akarta mondani, hogy kérdés feltevése nélkül nem lehet felfedezni. Az előző téma keretében a tehetetlenség jelenségéről volt szó. A tehetetlenség a test sebességének fenntartása, ha más test nem működik rajta. A megfontolt példák azt mutatták, hogy a test sebessége megváltozhat. csak egy másik test befolyása alatt. Minden testnek van tehetetlenség - olyan tulajdonság, amelyet "érzékenység" jellemez más test hatásaival szemben.  Vegyünk egy egyszerű példát: a falba dobott labda lepattan a belőle. Miért?  Nyilvánvaló, hogy ütéskor a labda hatással volt a falra, a fal viszont hatással volt a labdára.  Egyébként a golyósebesség változása nem magyarázható. Ha kétséges, hogy a falnak van ilyen hatása, akkor mehet fel, és minden erejével rányomhatja. Ebben az esetben akár le is repülhet a falról. Ugyanazon az elv alapján működik egy ilyen gyakorlat, mint a push-up.

Vagyis a padló lenyomásával reagál a lenyomásra. Akkor miért sem a padló, sem a fal nem változtatja meg sebességüket?  A helyzet az ezek a testek túl inertek, és az ember nem képes elég erőteljesen befolyásolni őket, hogy mozgásba hozzák őket. Ha ugrik egy rögzített csónakról, akkor a hajó az ugrással ellentétes irányban fog mozogni.

Miért?  Mert, amikor elhaladt, ütközött a hajóra, és a hajó a jumperre hatott. A pisztolyban levő golyó a lövés előtt nyugszik, akárcsak maga a pisztoly. De amint a lövés megtörténik, az ember úgy érzi visszarúgás: egy pisztoly mozgása az ellenkező irányba, mint a golyó mozgási iránya.  Hasonlóképpen, miután a sejtmag elhagyta az ágyút, az ágyú egy kicsit visszagurul. Egy másik példa a biliárdgolyók ütközése.

Az egyik labda nyugalomban van, míg a másik egy bizonyos sebességgel mozog. Az ütközés után a nyugvó labda sebességet szerez. Tehát az első labda érintette őt. De ez a labda megváltoztatja sebességét, mind modulo, mind irányban. Ez azt jelenti, hogy a pihenő labda a mozgó labdát is befolyásolta.

Ezek a példák arra utalnak, hogy az első testnek a másodikra \u200b\u200bgyakorolt \u200b\u200bhatása a második test ellentétes hatását okozza az elsőre.  Más szavakkal a művelet nem lehet egyoldalú. A testek egymásra hatnak, vagyis kölcsönhatásba lépnek.  így mindig minden testtel megtörténikNem számít, hogy ezek a testek nagyok vagy sem, és nem számít, milyen állapotban vannak. Mondjuk, hogy az edényben lévő gáz legkisebb részecskéi (vagyis a molekulák) folyamatosan ütköznek egymással, hatással vannak egymásra. A hajó falain is hatnak, reakciót váltva ki. Ugyanakkor olyan hatalmas tárgyak, mint a Föld és a Hold is kölcsönhatásba lépnek. A hold a föld körül hat a földre hatására. De a hold a Földön is működik, azaz kölcsönös vonzás van a hold és a föld között.

Főbb megállapítások:

– hatás  nem lehet egyoldalú.

- A testek kölcsönhatása, vagyis hatásuk van egymáson.

– Mindkét test csak kölcsönhatás eredményeként változtathatja meg sebességét.

Telefonszám

A tapasztalatok azt mutatják, hogy a test (vagy testrendszer) megközelítésével viselkedésük jellege megváltozik. Mivel ezek a változások kölcsönösek, azt mondják, hogy a testek kölcsönhatásba lépnek egymással. Nagyon nagy távolságokon (végtelenn) történő tenyésztéskor az összes eddig ismert interakció eltűnik.

Galliley volt az első, aki helyes választ adott arra a kérdésre, hogy mi a mozgás a szabad (azaz nem kölcsönhatásba lépő testek) jellemzői. A korábban létező állásponttal ellentétben, hogy a szabad testek „hajlamosak” nyugalmi állapotra (

Inerciális referenciarendszerek.

A kinematikában alkalmazott formális matematikai megközelítés keretében Galileo állítása értelmetlennek tűnik, mivel az egyik referenciakeretben az egységes mozgás felgyorsítható egy másikban, ami „nem rosszabb”, mint az eredeti. Az interakció jelenléte lehetővé teszi a referenciarendszerek egy speciális osztályának azonosítását, amelyben a szabad testek gyorsulás nélkül mozognak (ezekben a rendszerekben a legtöbb természet törvénye a legegyszerűbb formájú). Az ilyen rendszereket tehetetlennek nevezik.

Minden tehetetlenségi rendszer egyenértékű egymással, bármelyikben a mechanika törvényei egyformán mutatkoznak. Ezt a tulajdonságot a Galileo az általa megfogalmazott relativitáselméletben is megjegyezte: zárt (azaz nem kommunikál a külvilággal) referenciakeretben mechanikai tapasztalatokkal lehetetlen megállapítani, hogy nyugalmi állapotban van-e vagy egyenletesen mozog-e. Bármely referenciakeret, amely a tehetetlenséghez képest egyenletesen mozog, szintén inerciális.

Alapvető különbség van az inerciális és a nem inerciális referenciarendszerek között: egy zárt rendszerben levő megfigyelő képes az utóbbi gyorsulásával megállapítani a mozgás tényét, „figyelmen kívül hagyva” (például amikor egy repülőgép felgyorsul, az utasok úgy érzik, hogy „ülésekbe nyomják őket”). Az alábbiakban bemutatjuk, hogy a nem-inerciális rendszerekben a tér geometriája megszűnik euklideszi.

Newton törvényei, mint a klasszikus mechanika alapja.

I. Newton megfogalmazott három mozgási törvény elvileg lehetővé teszi a mechanika fő problémájának megoldását, azaz a test ismert kiindulási helyzetétől és sebességétől, hogy tetszőleges időpontban meghatározzák helyzetét és sebességét.

Newton első törvénye feltételezi a tehetetlenségi referenciarendszerek létezését.

Newton második törvénye szerint a tehetetlenségi rendszerekben a test gyorsulása arányos az alkalmazott erővel, egy fizikai mennyiséggel, amely az interakció kvantitatív mértéke. A testek kölcsönhatására jellemző erő meghatározható például egy elasztikus test deformációjával, amelyet ezenkívül a rendszerbe vezetnek, úgy, hogy az azzal való kölcsönhatás teljes mértékben kompenzálja a kezdetét. Az erő és a gyorsulás közötti arányossági tényezőt testtömegnek nevezzük:

Ugyanazon erők hatására a nagyobb tömegű testek kisebb gyorsulásokat szereznek. Az interakció során fellépő hatalmas testek kisebb mértékben megváltoztatják a sebességüket, „inerciával megpróbálva fenntartani a természetes mozgást”. Néha azt mondják, hogy a tömeg a testek tehetetlenségének mértéke (4_1. Ábra).

A tömeg klasszikus tulajdonságai között szerepel 1) pozitivitása (a testek gyorsulást szereznek az alkalmazott erõk irányában), 2) additivitás (a test tömege megegyezik részei tömegeinek összegével), 3) a tömeg függetlensége a mozgás jellegétõl (például a sebességtől).

A harmadik törvény kimondja, hogy mindkét objektum kölcsönhatásai megtapasztalják az erők működését, és ezek az erők nagyságrendje megegyezik és ellentétes irányban vannak.

Az alapvető kölcsönhatások típusai. Az interakciók osztályozására tett kísérletek arra az ötletre vezettek, hogy elkülönítsenek egy minimális alapvető interakciót, amellyel meg lehet magyarázni az összes megfigyelt jelenséget. A természettudomány fejlődésével ez a készlet megváltozott. A kísérleti tanulmányok során periodikusan felfedezték azokat az új természeti jelenségeket, amelyek nem illeszkedtek az elfogadott alapkészletbe, ami kiterjeszkedéséhez vezetett (például a mag szerkezetének felfedezéséhez szükség volt nukleáris erők bevezetésére). Az elméleti megértés, amely összességében a megfigyelt sokféleség egyetlen, maximálisan gazdaságos leírására irányul, többször is a látszólag teljesen eltérő természeti jelenségek „nagy egyesüléseihez” vezetett (Newton rájött, hogy az alma leesése és a Nap körüli bolygók mozgása a gravitációs kölcsönhatások megnyilvánulásainak eredménye. Einstein létrehozta az elektromos áram egységes természetét. és mágneses kölcsönhatások, Butlerov tagadta a szerves és szervetlen anyagok eltérő természetével kapcsolatos állításokat).

Jelenleg az alapvető kölcsönhatások négy típusát elfogadják: gravitációs, elektromágneses, erős és gyenge nukleáris. A többi, a mai napig ismert, a fentiek superpozíciójára redukálható.

A gravitációs kölcsönhatások a testben lévő tömeg jelenléte miatt következnek be, és ezek a leggyengébbek az alapvető halmazból. Ők dominálnak a kozmikus lépték távolságain (a megavilágban).

Az elektromágneses kölcsönhatások számos elemi részecske, elektromos töltésnek nevezett sajátos tulajdonságának tudhatók be. Domináns szerepet játszanak a makró világában és a mikrovilágban az atommagok jellemző méretét meghaladó távolságokig.

A nukleáris kölcsönhatások meghatározó szerepet játszanak a nukleáris folyamatokban, és csak a mag méretéhez hasonló távolságon jelennek meg, ahol a klasszikus leírás nyilvánvalóan nem alkalmazható.

Jelenleg nagyon népszerűvé válnak a bioföldről folytatott viták, amelyek segítségével számos, a biológiai tárgyakhoz kapcsolódó, nem túl jól bevált kísérleti jellegű természeti jelenséget ismertetnek. A biomező fogalmának komoly hozzáállása attól függ, hogy mi a konkrét jelentése. Befektetett ebbe a kifejezésbe. Ha a biológiai mező fogalmát olyan biológiai tárgyak kölcsönhatásainak leírására használják, amelyek négy alapvetőre csökkentik, akkor ez a megközelítés nem vet fel alapvető kifogásokat, bár a „régi” jelenségek leírására szolgáló új koncepció bevezetése ellentmond a tudomány általánosan elfogadott hajlandóságnak az elméleti leírás minimalizálására. Ha a biológiai mezőt az alapvető interakciók új típusaként értjük, amely a makroszkopikus szinten nyilvánul meg (amelynek létezését egyértelműen értelmetlen tagadni), akkor az ilyen messzire menő következtetésekhez nagyon komoly elméleti és kísérleti igazolásokra van szükség a modern tudomány nyelvén és módszerein, amelyek eddig nem mutatták be.

Newton törvényei és a mechanika fő feladata.

A mechanika fő problémájának (egy test helyzetének tetszőleges időben történő meghatározása az ismert kiindulási helyzetből és sebességből történő meghatározása) megoldásához elegendő a test gyorsulását az a (t) idő függvényében meghatározni. Ezt a problémát Newton törvényei (1) oldják meg, ismert erők mellett. Általános esetben az erők a test időjétől, helyzetétől és sebességétől függhetnek:

(2) F \u003d F (r, v, t),

azaz A test gyorsulásának megismeréséhez meg kell ismerni a test helyzetét és sebességét. A matematikában leírt helyzetet másodrendű differenciálegyenletnek nevezzük:

A matematikában kimutatták, hogy a (3-4) probléma két kezdeti feltétel (helyzet és sebesség a kezdeti időpontban) jelenlétében mindig megoldást kínál, sőt, az egyetlen. így a mechanika fő feladata elvileg mindig rendelkezik megoldással, de gyakran nagyon nehéz megtalálni.

Laplaz determinizmus. A német Laplace matematikus hasonló tételt alkalmazott a (3-4) típusú probléma megoldásának létezésére és egyediségére egy véges számú egyenletrendszer számára, hogy leírja a valós világ minden részecskéjének egymással kölcsönhatásba lépő mozgását, és arra a következtetésre jutott, hogy elvileg bármilyen test helyzetét kiszámítható. . Ez nyilvánvalóan világunk egyértelmű előrejelzett jövője (legalábbis elvben) és teljes meghatározása (előre meghatározása) lehetőségét jelentette. A kijelentést, amely inkább filozófiai, mint természettudományos jellegű, Laplaz determinizmusnak hívják. Kívánság szerint nagyon mélyreható filozófiai és társadalmi következtetéseket vonhat le belőle az előre meghatározott események befolyásolásának lehetetlenségéről. Ennek a tanításnak az a tévedése, hogy az atomok vagy az elemi részecskék (amelyeknek az igazi testét alkotó „anyagi pontok”) valójában nem felelnek meg a mozgás klasszikus törvényének (3), amely csak a makroszkopikus tárgyakra igaz (azaz kellően nagy tömegűek) és méret). A makroszkopikus testet alkotó atomok és molekulák mikroszkopikus tárgyainak időmozgásának leírása, a modern fizika szempontjából helyes, a kvantummechanika egyenleteivel adható, amelyek lehetővé teszik, hogy csak egy részecske egy adott ponton való megjelenésének valószínűségét lehessen meghatározni, de alapvetően nem teszi lehetővé a későbbi időpontok mozgási trajektóriáinak kiszámítását.