Pat senie grieķi pamanīja, ka, ja uz vilnas auduma gabala ierīvē seno pārakmeņojušos koka sveķus (dzintaru), tas piesaistīs sev daudz priekšmetu: pūkas, salmus, kažokādas matiņus utt. 17. gadsimtā šis process sākās jāpēta sīkāk, un mūsdienu bērniem joprojām patīk eksperimenti ar elektrificētiem ķermeņiem.

• Elektrifikācijas parādību izpētes vēsture
• Dažādi maksas veidi ("+" un "-")
• Kur tiek izmantota elektrifikācijas parādība?

Elektrifikācijas parādību izpētes vēsture

17. gadsimta sākumā šādas ķermeņu mijiedarbības parādības sauca par elektriskajām, jo ​​sengrieķu valodā dzintars skanēja kā “elektrons”. Radās izpratne, ka pēc berzes ķermeni, kas sāk piesaistīt citus priekšmetus, iegūst elektrisko lādiņu vai elektrizējas. Berzējot ebonīta kociņu uz auduma, papīra gabaliņus piesaistīs ne tikai ebonīts, bet arī audums. Kļuva skaidrs, ka abi objekti pārī ir savstarpēji elektrificēti.

Elektrificētu ķermeņu mijiedarbību var demonstrēt ļoti dažādi priekšmetu pāri: zīda audums un stikla nūja, papīrs un plexiglas plāksne, kažokādas vai audums un ebonīta kociņš (vulkanizēta gumija ar sēru).

Tad tika atklāts, ka elektriskais lādiņš var plūst no viena objekta uz otru. Tiklīdz tie pieskaras viens otram, daļa lādiņa būs uz iepriekš neuzlādēta objekta, kas arī sāks pievilkt pūkas vai papīra gabalus.

Ja jūs berzējat stikla stieni uz papīra loksnes un nekavējoties novietojat to uz maziem papīra gabaliņiem, tad pēdējais sāks piesaistīt stiklu. Uzvedīsies arī plāna ūdens strūkla.

Dažādi maksas veidi ("+" un "-")

Visiem elektrificētajiem ķermeņiem piemīt īpašība piesaistīt sev objektus. Turklāt pēc to pievilcības nav iespējams noteikt, kuru lādiņu ieguvis, piemēram, ebonīts, kas berzējies pret kažokādu, un kurš stikla stienis berzējies pret zīdu, jo abi elektrificētie priekšmeti vienādi pievelk sev papīra gabalus. Vai tas nozīmē, ka uz priekšmetiem, kas izgatavoti no dažādiem materiāliem, uzkrājas vienādi lādiņi?

Lai veiktu elektrificētu ķermeņu mijiedarbības laboratorijas novērojumus, jums ir jāņem pāris ebonīta nūjas un jāelektrificē tie kopā. Pēc tam pakariet vienu nūju pie smaguma centra un tuviniet tai otru nūju. Var redzēt, ka tagad nūjas atbaidīs. Tieši tāds pats rezultāts tiks iegūts, ja ebonīta vietā ņems stikla kociņus, bet kažokādas vietā zīdu. Bet, ja elektrificētu stikla nūju pieved pie elektrificētas ebonīta nūjas, tad tie sāks piesaistīt viens otru. Tas ir, ir acīmredzams, ka elektrificētie objekti viens otru piesaistīs vai atgrūdīs. Kā šajā gadījumā izskaidrot elektrificēto ķermeņu mijiedarbību?

Acīmredzami, ka elektrifikācijas laikā ebonīta nūjā rodas cits lādiņš nekā stikla, ko apliecina eksperimenti.

Savulaik ar zīdu noberzta stikla stieņa elektrisko lādiņu bija norunāts saukt par pozitīvu, bet ebonīta stieņa lādiņu, kas berzts pret kažokādu, par negatīvu. Daži ķermeņi ir elektrificēti pozitīvi, piemēram, stikla stienis, bet otra ķermeņa daļa ir elektrificēta negatīvi, piemēram, ebonīts. Pozitīvi maksa ir norādīta ar zīmi " + ", A negatīvs- parakstīt " — ».

Ja pie elektrificēta ebonīta kociņa pieved dažādus elektrificētus priekšmetus (plastmasu, gumiju u.c.), tad vieni ebonītu atgrūdīs, bet citi piesaistīs. Ja ebonīts un cits objekts atgrūž, tad pēdējam ir vienāds negatīvs lādiņš, un, ja starp objektu un ebonītu ir pievilcība, tad objektam ir pozitīvs lādiņš. Tas ir, ir acīmredzams:

• ja ķermeņiem ir vienāds lādiņš, tad tie viens otru atgrūž;
• Ja ķermeņiem ir dažādi lādiņi, tad tie piesaista.

Video par elektrificēto ķermeņu mijiedarbību:

Ķermeņus var elektrificēt ne tikai ar berzi. Prece var saņemt maksu, ja tā pieskaras citai iekasētai precei. Jūs varat izgatavot uzmavu no metāla folijas un pakārt to uz zīda pavediena. Ja pie piedurknes tiek pievilkts elektrificēts ebonīts, tad uzmava sākotnēji tiks pievilkta, bet uzreiz atgrūsta no kociņa. Tas ir, pieskaroties ebonītam, uzmava no tā saņēma daļu no negatīva lādiņa. To var papildus pārliecināties, tagad pievelkot uz zīda nēsātu stikla stienīti pie negatīvi lādētas piedurknes – uzmava uzreiz tiks piesaistīta stiklam ar pretēju lādiņu.

Šādi eksperimenti skaidri parāda, ka objekts ir elektrificēts, tas ir, tam ir pārmērīgs elektriskais lādiņš. Šī parādība ir visvienkāršākās ierīces - elektroskopa - darbības pamats, kas ļauj novērot lādiņa klātbūtni. Izmantojot elektroskopu, jūs varat ne tikai noteikt elektriskā lādiņa klātbūtni, bet arī aptuveni noteikt tā lielumu.

Zemāk redzamajā attēlā redzams vienkāršākais skolas elektroskops (elektriskā lādiņa noteikšanas un mērīšanas ierīce), kurā uz plastmasas ass ir piestiprināts metāla stienis ar ziedlapiņām, un tas viss ir metāla korpusā, kuram abās pusēs ir stiklojums. Ja uz neuzlādēta elektroskopa ienesat uzlādētu ebonīta stieni, tad ierīces ziedlapiņas izklīdīs. Ja jūs atvedīsit pie tā citu ķermeni ar tādas pašas zīmes lādiņu, tad elektroskopa ziedlapiņas vēl vairāk atšķirsies. Bet, ja jūs tam atnesat priekšmetu ar pretēju lādiņu, tad leņķis starp lapām kļūs mazāks.

Tādējādi ar elektroskopa palīdzību var saprast, kāda veida lādiņu nes konkrētais ķermenis. Pēc elektroskopa ziedlapu novirzes pakāpes var novērtēt, vai tā lādiņš ir kļuvis lielāks vai mazāks, jo jo lielāks lādiņš tiek pārnests uz ierīci, jo vairāk tā ziedlapiņas atšķiras. Tas ir, elektroskops ir vairāk elektrificēts.

Kur tiek izmantota elektrifikācijas parādība?

Darbā tiek izmantots ķermeņu savstarpējās elektrizēšanās princips pieskāriena laikā:

kopētāji - kopētāji;
elektriskie filtri, kas uztver putekļus un dūmus no gaisa;
krāsojot objektus ar izsmidzināšanu, elektrizējas arī nelielas krāsas daļiņas, kā rezultātā tās stiprāk un vienmērīgāk piestiprinās pie krāsojamās virsmas.

Vai esat veicis eksperimentus ar elektrificētiem korpusiem? Komentāros dalieties savā viedoklī par elektrificēto ķermeņu mijiedarbību.

Saskaņā ar klasisko fiziku mums zināmajā pasaulē nepārtraukti notiek ķermeņu un daļiņu mijiedarbība savā starpā. Pat ja mēs novērojam objektus, kas atrodas miera stāvoklī, tas nenozīmē, ka nekas nenotiek. Pateicoties turēšanas spēkiem starp molekulām, atomiem un elementārdaļiņām, jūs varat redzēt objektu pieejamas un saprotamas fiziskās pasaules matērijas formā.

Ķermeņu mijiedarbība dabā un dzīvē

Kā zinām no savas pieredzes, kad uz kaut ko uzkrīti, sit, ar kaut ko saduras, tas izrādās nepatīkami un sāpīgi. Jūs stumjat automašīnu vai tevī ietriecas garāmgājējs. Vienā vai otrā veidā jūs mijiedarbojaties ar ārpasauli. Fizikā šī parādība ir saņēmusi "ķermeņu mijiedarbības" definīciju. Ļaujiet mums sīkāk apsvērt, kādos veidos mūsdienu klasiskā zinātne tos iedala.

Ķermeņa mijiedarbības veidi

Dabā ir četri ķermeņu mijiedarbības veidi. Pirmā, visiem zināmā, ir ķermeņu gravitācijas mijiedarbība. Ķermeņu masa nosaka smaguma spēku. Tam jābūt pietiekami lielam, lai mēs to varētu pamanīt. Pretējā gadījumā šāda veida mijiedarbības novērošana un reģistrācija ir diezgan sarežģīta. Kosmoss ir vieta, kur ir pilnīgi iespējams novērot gravitācijas spēkus, piemēram, kosmiskos ķermeņus ar milzīgu masu.

Saistība starp gravitāciju un ķermeņa masu

Tieši ķermeņu mijiedarbības enerģija ir tieši proporcionāla masai un apgriezti proporcionāla attāluma kvadrātam starp tiem. Tas ir saskaņā ar mūsdienu zinātnes definīciju.

Jūsu un visu objektu pievilcība uz mūsu planētas ir saistīta ar to, ka pastāv mijiedarbības spēks starp diviem ķermeņiem, kuriem ir masa. Tāpēc izmests priekšmets tiek pievilkts atpakaļ uz Zemes virsmu. Planēta ir diezgan masīva, tāpēc darbības spēks ir jūtams. Gravitācija liek ķermeņiem mijiedarboties. Ķermeņu masa ļauj to izpausties un reģistrēt.

Gravitācijas raksturs nav skaidrs

Šīs parādības raksturs mūsdienās izraisa daudz strīdu un pieņēmumu, papildus faktiskajam novērojumam un šķietamajai masas un pievilcības attiecībai nav noteikts spēks, kas izraisa gravitāciju. Lai gan pašlaik tiek veikti vairāki eksperimenti, lai atklātu gravitācijas viļņi kosmosā. Precīzāku pieņēmumu savulaik izdarīja Alberts Einšteins.

Viņš formulēja hipotēzi, ka gravitācijas spēks ir telplaika auduma izliekuma produkts, ko rada tajā izvietotie ķermeņi.

Pēc tam, kad telpu pārvieto matērija, tā cenšas atjaunot tās apjomu. Einšteins ierosināja, ka starp spēku un matērijas blīvumu pastāv apgriezta sakarība.

Šīs atkarības vizuālas demonstrācijas piemērs ir melnie caurumi, kuriem ir neiedomājams matērijas blīvums un gravitācija, kas spēj piesaistīt ne tikai kosmiskos ķermeņus, bet arī gaismu.

Pateicoties gravitācijas rakstura ietekmei, ķermeņu mijiedarbības spēks nodrošina planētu, zvaigžņu un citu kosmosa objektu pastāvēšanu. Turklāt tā paša iemesla dēļ daži objekti griežas ap citiem.

Elektromagnētiskie spēki un progress

Ķermeņu elektromagnētiskā mijiedarbība nedaudz atgādina gravitācijas, bet daudz spēcīgāka. Pozitīvi un negatīvi lādētu daļiņu mijiedarbība ir tās pastāvēšanas iemesls. Patiesībā tas ir tas, kas izraisa elektromagnētiskais lauks.

To ģenerē ķermenis (ķermeņi) vai absorbē vai izraisa uzlādētu ķermeņu mijiedarbību. Šim procesam ir ļoti liela nozīme dzīvas šūnas bioloģiskajā aktivitātē un tajā esošo vielu pārdalē.

Turklāt labs piemērs spēku elektromagnētiskai izpausmei ir parastais elektrība, planētas magnētiskais lauks. Cilvēce plaši izmanto šo spēku datu pārsūtīšanai. Tie ir mobilie sakari, televīzija, GPRS un daudz kas cits.

Mehānikā tas izpaužas kā elastība, berze. Vizuāls eksperiments, kas demonstrē šī spēka klātbūtni, ir zināms ikvienam no skolas fizikas kursa. Tā ir ebonīta plaukta berzēšana ar zīda audumu. Uz virsmas radušās daļiņas ar negatīvu lādiņu nodrošina vieglu objektu pievilcību. Ikdienas piemērs ir ķemme un mati. Pēc vairākām plastmasas kustībām caur matiem starp tiem rodas pievilcība.

Ir vērts pieminēt kompasu un Zemes magnētisko lauku. Bulta ir magnetizēta un beidzas ar pozitīvi un negatīvi lādētām daļiņām, kā rezultātā tā reaģē uz planētas magnētisko lauku. Pagriež savu "pozitīvo" galu negatīvo daļiņu virzienā un otrādi.

Maza izmēra, bet liela jauda

Runājot par spēcīgo mijiedarbību, tās specifika nedaudz atgādina spēku elektromagnētisko formu. Iemesls tam ir pozitīvu un negatīvi lādētu elementu klātbūtne. Tāpat kā elektromagnētiskais spēks, pretēju lādiņu klātbūtne izraisa ķermeņu mijiedarbību. Ķermeņu masa un attālums starp tiem ir ļoti mazs. Šī ir subatomiskās pasaules zona, kurā šādus objektus sauc par daļiņām.

Šie spēki darbojas atoma kodola reģionā un nodrošina savienojumu starp protoniem, elektroniem, barioniem un citām elementārdaļiņām. Uz to lieluma fona, salīdzinot ar lieliem objektiem, uzlādētu ķermeņu mijiedarbība ir daudz spēcīgāka nekā ar elektromagnētiskā tipa spēkiem.

Vāji spēki un radioaktivitāte

Vāja mijiedarbības forma ir tieši saistīta ar nestabilu daļiņu sabrukšanu, un to pavada izdalīšanās dažāda veida starojums alfa, beta un gamma daļiņu veidā. Parasti vielas un materiālus ar līdzīgām īpašībām sauc par radioaktīvām.

Šāda veida spēku sauc par vāju, jo tas ir vājāks nekā elektromagnētiskais un spēcīgais mijiedarbības veids. Tomēr tas ir spēcīgāks par gravitācijas mijiedarbību. Attālumi šajā procesā starp daļiņām ir ļoti mazi, apmēram 2 · 10 -18 metri.

Spēka atklāšanas fakts un tā definīcija vairākos fundamentālos notika pavisam nesen.

Anrī Bekerels 1896. gadā atklāja vielu, īpaši urāna sāļu, radioaktivitātes fenomenu, sākās šāda veida spēku mijiedarbības izpēte.

Četri spēki radīja Visumu

Viss Visums pastāv, pateicoties četriem atklātajiem pamatspēkiem mūsdienu zinātne. Tie radīja kosmosu, galaktikas, planētas, zvaigznes un dažādus procesus tādā formā, kādā mēs to novērojam. Šajā posmā dabas fundamentālo spēku definīcija tiek uzskatīta par pilnīgu, taču, iespējams, laika gaitā mēs uzzināsim par jaunu spēku klātbūtni, un zināšanas par Visuma būtību mums kļūs par soli tuvāk.

Inerce.

Novērojumi un eksperimenti parādīt ka paša ķermeņa ātrums nevar mainīties.

Futbola bumba atrodas laukumā. Futbolists viņu iekustina ar sitienu. Bet pati bumba nemainīs savu ātrumu un nesāks kustēties, kamēr uz to neiedarbosies citi ķermeņi. Ieroča stobrā ievietota lode neizlidos, kamēr to neizstums pulvera gāzes.

Tādējādi gan lodei, gan lodei nav sava ātruma, kamēr citi ķermeņi nedarbojas uz tiem.

Futbola bumba, kas ripo pa zemi, apstājas berzes dēļ.

Ķermenis samazina ātrumu un apstājas nevis pats no sevis, bet gan citu ķermeņu ietekmē. Cita ķermeņa iedarbībā notiek arī ātruma virziena maiņa.

Tenisa bumbiņa maina virzienu pēc sitiena pa raketi. Ripa pēc sitiena pa hokeja nūju arī maina virzienu. Gāzes molekulas kustības virziens mainās, kad tā saskaras ar citu molekulu vai trauka sienām.

Tas nozīmē, ka ķermeņa ātruma (vērtības un virziena) izmaiņas notiek cita ķermeņa darbības rezultātā uz to.

Veiksim eksperimentu. Noliksim dēli leņķī uz galda. Ielejiet uz galda, nelielā attālumā no dēļa gala, smilšu kalnu. Novietojiet ratiņus uz slīpa dēļa. Rati, noripojuši no slīpā dēļa, strauji apstājas, atsitoties pret smiltīm. Ratiņu ātrums samazinās ļoti ātri. Viņas kustība ir nevienmērīga.

Izlīdzināsim smiltis un atkal atlaidīsim ratus no iepriekšējā augstuma. Tagad rati nobrauks lielāku attālumu uz galda, pirms tie apstāsies. Tās ātrums mainās lēnāk, un kustība kļūst tuvāk vienmērīgai.

Ja jūs pilnībā noņemat smiltis no ratu ceļa, tad tikai berze uz galda būs šķērslis tā kustībai. Rati līdz pieturai ir vēl lēnāki, un tie brauks vairāk nekā pirmo un otro reizi.

Tātad, jo mazāka ir cita ķermeņa darbība uz ratiem, jo ​​ilgāk tiek uzturēts tā kustības ātrums un tas ir tuvāk viendabīgam.

Kā ķermenis kustēsies, ja citi ķermeņi uz to vispār neiedarbojas? Kā to var noteikt pēc pieredzes? Pamatīgus eksperimentus par ķermeņu kustības izpēti pirmais veica G. Galileo. Tie ļāva konstatēt, ka, ja uz ķermeni neiedarbojas citi ķermeņi, tad tas atrodas miera stāvoklī vai kustas taisnā līnijā un vienmērīgi attiecībā pret Zemi.

Ķermeņa ātruma saglabāšanas fenomenu, ja citi ķermeņi uz to neiedarbojas, sauc par inerci.

Inerce - no latīņu valodas inertia - nekustīgums, neaktivitāte.

Tādējādi ķermeņa kustību, ja uz to nedarbojas cits ķermenis, sauc par inerci.

Piemēram, no pistoles izšauta lode būtu lidojusi, saglabājot savu ātrumu, ja uz to nebūtu iedarbojies cits ķermenis - gaiss (pareizāk sakot, tajā esošās gāzes molekulas.). Rezultātā lodes ātrums samazinās. Velosipēdists, pārstājis mīt pedāļus, turpina kustību. Viņš spētu saglabāt kustības ātrumu, ja uz viņu neiedarbotos berzes spēks.

Tātad, ja uz ķermeni neiedarbojas citi ķermeņi, tad tas pārvietojas ar nemainīgu ātrumu.

Mijiedarbība ar tālruni.

Jūs jau zināt, ka ar nevienmērīgu kustību ķermeņa ātrums laika gaitā mainās. Ķermeņa ātruma izmaiņas notiek cita ķermeņa iedarbībā.

Veiksim eksperimentu. Pie ratiņiem piestiprinām elastīgu plāksni. Pēc tam salieciet to un sasieniet ar diegu. Ratiņi atrodas miera stāvoklī attiecībā pret galdu. Vai rati kustēsies, ja elastīgā plāksne tiks iztaisnota?

Lai to izdarītu, mēs sadedzināsim pavedienu. Plāksne iztaisnosies. Rati paliks tajā pašā vietā.

Tad tuvu saliektajai plāksnei liekam vēl vienu līdzīgu ratiņu. Atkal sadedzināsim pavedienu. Pēc tam abi rati sāk kustēties attiecībā pret galdu. Viņi iet dažādos virzienos.

Lai mainītu ratu ātrumu, bija nepieciešams otrs korpuss. Pieredze rāda, ka ķermeņa ātrums mainās tikai cita ķermeņa (otro ratu) darbības rezultātā uz to. Pēc mūsu pieredzes novērojām, ka sāka kustēties arī otrie rati. Abi sāka kustēties attiecībā pret galdu.

Rati iedarbojas viens uz otru, t.i., tie mijiedarbojas. Tas nozīmē, ka viena ķermeņa darbība uz otru nevar būt vienpusēja, abi ķermeņi iedarbojas viens uz otru, tas ir, tie mijiedarbojas.

Mēs esam apsvēruši vienkāršāko divu ķermeņu mijiedarbības gadījumu. Abi ķermeņi (ratiņi) pirms mijiedarbības atradās miera stāvoklī viens pret otru un attiecībā pret galdu.

Piemēram, pirms izšaušanas lode arī atradās miera stāvoklī attiecībā pret ieroci. Mijiedarbojoties (šāviena laikā), lode un lielgabals pārvietojas dažādos virzienos. Izrādās parādība – atgriežas.

Ja cilvēks, kas sēž laivā, atgrūž no sevis citu laivu, tad notiek mijiedarbība. Abas laivas kustas.

Ja cilvēks lec no laivas uz krastu, tad laiva virzās lēcienam pretējā virzienā. Vīrietis ietekmēja laivu. Savukārt laiva iedarbojas uz cilvēku. Tas iegūst ātrumu, kas ir vērsts uz krastu.

Tātad mijiedarbības rezultātā abi ķermeņi var mainīt savu ātrumu.

Ķermeņa masa. Masas vienība.

Kad divi ķermeņi mijiedarbojas, pirmā un otrā ķermeņa ātrums vienmēr mainās.

Viens ķermenis pēc mijiedarbības iegūst ātrumu, kas var būtiski atšķirties no cita ķermeņa ātruma. Piemēram, pēc loka izšaušanas bultas ātrums ir daudz lielāks nekā ātrums, ko loka stīga iegūst pēc mijiedarbības.

Kāpēc tas notiek? Veiksim 18. punktā aprakstīto eksperimentu. Tikai tagad, paņemiet ratus dažāda izmēra. Pēc tam, kad vītne ir izdegusi, ratiņi pārvietojas ar dažādu ātrumu. Rati, kas pēc mijiedarbības pārvietojas lēnāk, tiek saukti par masīvākiem. Viņai ir lielāka masa. Rati, kas pēc mijiedarbības pārvietojas ar lielāku ātrumu, ir ar mazāku masu. Tas nozīmē, ka ratiem ir dažādas masas.

Var izmērīt ātrumus, ko rati ir ieguvuši mijiedarbības rezultātā. Šos ātrumus izmanto, lai salīdzinātu mijiedarbojošo ratiņu masu.

Piemērs. Ratu ātrumi pirms mijiedarbības ir vienādi ar nulli. Pēc mijiedarbības viena rata ātrums kļuva vienāds ar 10 m/s, bet otra – 20 m/s. Tā kā otrā rata iegūtais ātrums ir 2 reizes lielāks par pirmo, tad tā masa ir 2 reizes mazāka par pirmo ratu masu.

Ja pēc mijiedarbības sākotnēji miera stāvoklī esošo ratu ātrumi ir vienādi, tad to masas ir vienādas. Tātad 42. attēlā redzamajā eksperimentā pēc mijiedarbības rati izklīst no vienādi ātrumi. Tāpēc viņu masas bija vienādas. Ja pēc mijiedarbības ķermeņi ieguva dažādus ātrumus, tad to masas ir atšķirīgas.

Cik reižu pirmā ķermeņa ātrums ir lielāks (mazāks) par otrā ķermeņa ātrumu, tik reižu pirmā ķermeņa masa ir mazāka (lielāka) par otrā ķermeņa masu.

Jo mazāk mainās ķermeņa ātrums mijiedarbības laikā, jo lielāka ir tā masa. Šādu ķermeni sauc par inertu.

Un otrādi, jo vairāk mijiedarbības laikā mainās ķermeņa ātrums, jo mazāka tā masa, jo mazāka tā ir inerta.

Tas nozīmē, ka visiem ķermeņiem ir raksturīga īpašība mijiedarbības laikā dažādos veidos mainīt ātrumu. Šo īpašību sauc par inerci.

Ķermeņa masa ir fizikāls lielums, kas raksturo tā inerci.

Jums jāzina, ka jebkurš ķermenis: Zeme, cilvēks, grāmata utt. - ir masa.

Masu apzīmē ar burtu m. SI masas mērvienība ir kilograms (1 kg).

Kilograms ir standarta masa. Standarts ir izgatavots no divu metālu sakausējuma: platīna un irīdija. Starptautiskais kilograma standarts tiek glabāts Sevrā (netālu no Parīzes). No starptautiskā standarta tika izgatavotas vairāk nekā 40 precīzas kopijas un nosūtītas uz dažādas valstis. Viens no starptautiskā standarta eksemplāriem atrodas mūsu valstī, Metroloģijas institūtā. D. I. Mendeļejevs Sanktpēterburgā.

Praksē tiek izmantotas arī citas masas vienības: tonna (t), grams (g), miligrams (mg).

Nākotnē, studējot fiziku, masas jēdziens atklāsies dziļāk.

Ķermeņa svara mērīšana uz svariem.

Lai mērītu ķermeņa svaru, var izmantot 19. punktā aprakstīto metodi.

Salīdzinot ātrumus, ko ķermeņi iegūst mijiedarbības laikā, nosakiet, cik reižu viena ķermeņa masa ir lielāka (vai mazāka) par cita ķermeņa masu. Tādā veidā ir iespējams izmērīt ķermeņa masu, ja ir zināma viena mijiedarbojošā ķermeņa masa. Tādā veidā zinātnē tiek noteiktas debess ķermeņu, kā arī molekulu un atomu masas.

Praksē ķermeņa svaru var izmērīt, izmantojot svarus. Svari ir dažāda veida: izglītojošie, medicīniskie, analītiskie, farmaceitiskie, elektroniskie utt.

Apsveriet apmācības svarus. Šādu svaru galvenā daļa ir šūpuļzirgs. Šūpuļa vidū ir piestiprināta bultiņa - rādītājs, kas pārvietojas pa labi vai pa kreisi. Krūzes ir piekarinātas no šūpuļa galiem. Kādos apstākļos svari būs līdzsvarā?

Eksperimentā izmantotos ratiņus novietosim uz līdzsvara pannām (sk. 18.§). tā kā mijiedarbības laikā rati ieguva vienādus ātrumus, mēs noskaidrojām, ka to masa ir vienāda. Tāpēc svari būs līdzsvarā. Tas nozīmē, ka uz svariem guļošo ķermeņu masas ir vienādas viena ar otru.

Tagad uz vienas svaru pannas novietojam ķermeni, kura masa jāatrod. Uzliksim uz otras svarus, kuru masas ir zināmas, līdz svari būs līdzsvarā. Tāpēc svērtā ķermeņa masa būs vienāda ar atsvaru kopējo masu.

Sverot tiek izmantots īpašs atsvaru komplekts.

Dažādi svari ir paredzēti dažādu ķermeņu, gan ļoti smagu, gan ļoti vieglu, svēršanai. Tā, piemēram, ar vagonu svaru palīdzību var noteikt vagona masu no 50 tonnām līdz 150 tonnām.Oda masu, kas vienāda ar 1 mg, var noskaidrot ar analītisko svaru palīdzību.

Mijiedarbība ar tālruni.

Pieredze rāda, ka tad, kad ķermeņi (vai ķermeņu sistēmas) tuvojas viens otram, mainās to uzvedības raksturs. Tā kā šīs izmaiņas ir abpusējas, tiek uzskatīts, ka ķermeņi mijiedarbojas viens ar otru. Kad ķermeņi tiek atdalīti ļoti lielos attālumos (līdz bezgalībai), visas šobrīd zināmās mijiedarbības izzūd.

Galileo bija pirmais, kas sniedza pareizo atbildi uz jautājumu, kāda veida kustība ir raksturīga brīviem (tas ir, ķermeņiem, kas nedarbojas). Pretēji tolaik pastāvošajam viedoklim, ka brīvie ķermeņi “tiecas” uz miera stāvokli (

Inerciālās atskaites sistēmas.

Kinemātikā īstenotās formālās matemātiskās pieejas ietvaros Galileo apgalvojums izskatās bezjēdzīgs, jo vienā atskaites sistēmā vienmērīga kustība var izrādīties paātrināta citā, kas nav "ne sliktāka" par sākotnējo. Mijiedarbības klātbūtne ļauj izdalīt īpašu atskaites sistēmu klasi, kurā brīvie ķermeņi pārvietojas bez paātrinājuma (šajās sistēmās lielākajai daļai dabas likumu ir visvienkāršākā forma). Šādas sistēmas sauc par inerciālām.

Visas inerciālās sistēmas ir līdzvērtīgas viena otrai, jebkurā no tām mehānikas likumi izpaužas vienādi. Šo īpašību Galilejs atzīmēja arī viņa formulētajā relativitātes principā: nekāda mehāniska pieredze slēgtā (t.i., nesazinoties ar ārpasauli) atskaites sistēmā nevar noteikt, vai tā atrodas miera stāvoklī vai kustas vienmērīgi. Jebkurš atskaites rāmis, kas pārvietojas vienmērīgi attiecībā pret inerci, arī ir inerciāls.

Pastāv būtiska atšķirība starp inerciālo un neinerciālo atskaites sistēmu: novērotājs, kas atrodas slēgtā sistēmā, spēj noteikt kustības faktu ar pēdējās paātrinājumu, “neskatoties uz āru” (piemēram, lidmašīnai palielinoties paātrinājumam). , pasažieriem šķiet, ka viņi ir “iespiesti” savos sēdekļos). Vēlāk tiks parādīts, ka neinerciālās sistēmās telpas ģeometrija pārstāj būt eiklīda ģeometrija.

Ņūtona likumi kā klasiskās mehānikas pamats.

I.Ņūtona formulētie trīs kustības likumi principā ļauj atrisināt galveno mehānikas problēmu, t.i. atbilstoši zināmajai ķermeņa sākuma pozīcijai un ātrumam noteikt tā stāvokli un ātrumu patvaļīgā brīdī.

Pirmais Ņūtona likums postulē inerciālu atskaites sistēmu esamību.

Otrais Ņūtona likums nosaka, ka inerciālos rāmjos ķermeņa paātrinājums ir proporcionāls pieliktajam spēkam, fiziskais daudzums, kas ir mijiedarbības kvantitatīvais rādītājs. Spēka lielumu, kas raksturo ķermeņu mijiedarbību, var noteikt, piemēram, ar elastīga ķermeņa deformāciju, kas papildus tiek ievadīta sistēmā, lai mijiedarbība ar to pilnībā kompensētu sākotnējo. Proporcionalitātes koeficientu starp spēku un paātrinājumu sauc par ķermeņa masu:

Vienu un to pašu spēku iedarbībā ķermeņi ar lielāku masu iegūst mazāku paātrinājumu. Masīvie ķermeņi mijiedarbības laikā maina ātrumu mazākā mērā, "cenšoties saglabāt dabisko kustību ar inerci". Dažkārt mēdz teikt, ka masa ir ķermeņu inerces mērs (4_1. att.).

Masas klasiskās īpašības ietver 1) tās pozitivitāti (ķermeņi iegūst paātrinājumus pielikto spēku virzienā), 2) aditivitāti (ķermeņa masa ir vienāda ar tā daļu masu summu), 3) masas neatkarību. masa no kustības rakstura (piemēram, no ātruma).

Trešais likums nosaka, ka abu objektu mijiedarbība piedzīvo spēku darbību, un šie spēki ir vienādi pēc lieluma un pretēji vērsti.

Fundamentālo mijiedarbību veidi. Mēģinājumi klasificēt mijiedarbību ir noveduši pie idejas izolēt minimālo fundamentālo mijiedarbību kopumu, ko var izmantot, lai izskaidrotu visas novērotās parādības. Attīstoties dabaszinātnēm, šis komplekts ir mainījies. Eksperimentālo pētījumu gaitā periodiski tika atklātas jaunas dabas parādības, kas neiekļāvās pieņemtajā fundamentālajā kopumā, kas noveda pie tās paplašināšanās (piemēram, kodola struktūras atklāšanai bija nepieciešams ieviest kodolspēkus). Teorētiskā izpratne kopumā, tiecoties pēc vienota, visekonomiskākā novērotās daudzveidības apraksta, vairākkārt noveda pie ārēji pilnīgi atšķirīgu dabas parādību “lieliskām apvienošanām” (Ņūtons saprata, ka ābola krišana un planētu kustība ap Sauli ir gravitācijas mijiedarbības izpausmes rezultāti, Einšteins noteica elektriskās un magnētiskās mijiedarbības vienoto raksturu, Butlerovs atspēkoja apgalvojumus par organisko un neorganisko vielu atšķirīgo raksturu).

Pašlaik tiek pieņemts četru veidu fundamentālo mijiedarbību kopums: gravitācijas, elektromagnētiskā, spēcīga un vāja kodolenerģija. Visus citus līdz šim zināmos var reducēt līdz uzskaitīto superpozīcijai.

Gravitācijas mijiedarbība ir saistīta ar masas klātbūtni ķermeņos un ir vājākā no pamatkopas. Tie dominē kosmisko mērogu attālumos (mega-pasaulē).

Elektromagnētiskā mijiedarbība ir saistīta ar vairāku elementārdaļiņu īpašu īpašību, ko sauc par elektrisko lādiņu. Viņiem ir dominējoša loma makro un mikro pasaulē līdz attālumam, kas pārsniedz atomu kodolu raksturīgos izmērus.

Kodola mijiedarbībai ir dominējoša loma kodolprocesos un izpaužas tikai attālumos, kas salīdzināmi ar kodola izmēru, kur klasiskais apraksts acīmredzami nav piemērojams.

Šobrīd ļoti populāri ir kļuvuši argumenti par biolauku, ar kuru palīdzību tiek “izskaidrotas” vairākas eksperimentā ne pārāk ticami konstatētas dabas parādības, kas saistītas ar bioloģiskiem objektiem. Nopietna attieksme pret biolauka jēdzienu ir atkarīga no tā, kāda ir konkrēta nozīme. Iegults šajā terminā. Ja biolauka jēdzienu izmanto, lai aprakstītu mijiedarbības, kurās iesaistīti bioloģiskie objekti, kas ir reducēti līdz četriem fundamentāliem, šī pieeja nerada fundamentālus iebildumus, lai gan jauna jēdziena ieviešana, lai aprakstītu "vecos" fenomenus, ir pretrunā ar vispārpieņemto tendenci. dabaszinātnes, lai samazinātu teorētisko aprakstu. Ja tomēr biolauks tiek saprasts kā jauna veida fundamentālas mijiedarbības, kas izpaužas makroskopiskā līmenī (kuru pastāvēšanas iespējamību a priori noliegt ir acīmredzami bezjēdzīgi), tad šādiem tālejošiem secinājumiem ir vajadzīgas ļoti nopietnas teorētiskas un eksperimentālie pamatojumi, kas veikti mūsdienu dabaszinātņu valodā un metodēs, kas līdz šim nav prezentēti.

Ņūtona likumi un mehānikas galvenais uzdevums.

Lai atrisinātu galveno mehānikas problēmu (ķermeņa stāvokļa noteikšana patvaļīgā laika momentā no zināmās sākuma pozīcijas un ātruma), pietiek atrast ķermeņa paātrinājumu kā laika funkciju a(t). Šo problēmu atrisina Ņūtona likumi (1) zināmu spēku apstākļos. Vispārīgā gadījumā spēki var būt atkarīgi no ķermeņa laika, stāvokļa un ātruma:

(2) F=F(r,v,t) ,

tie. Lai noteiktu ķermeņa paātrinājumu, ir jāzina tā atrašanās vieta un ātrums. Aprakstīto situāciju matemātikā sauc par otrās kārtas diferenciālvienādojumu:

Matemātikā tiek parādīts, ka problēmai (3-4) divu sākotnējo nosacījumu (pozīcija un ātrums sākotnējā laika momentā) klātbūtnē vienmēr ir risinājums un turklāt tā ir unikāla. Tas. mehānikas pamatproblēmai principā vienmēr ir risinājums, bet bieži vien to ir ļoti grūti atrast.

Laplasa determinisms. Vācu matemātiķis Laplass pielietoja līdzīgu teorēmu par (3-4) tipa problēmas risinājuma esamību un unikalitāti ierobežota skaita vienādojumu sistēmai, lai aprakstītu visu reālās pasaules daļiņu kustību, kas mijiedarbojas viena ar otru. un nonāca pie secinājuma , ka būtībā ir iespējams jebkurā brīdī aprēķināt visu ķermeņu stāvokli . Acīmredzot tas nozīmēja nepārprotami prognozētas nākotnes iespējamību (vismaz principā) un pilnīgu mūsu pasaules determinismu (iepriekšnoteikšanos). Izteikto apgalvojumu, kas pēc būtības ir vairāk filozofisks nekā dabaszinātnisks, sauca par Laplasa determinismu. Ja vēlas, no tā varētu izdarīt ļoti tālejošus filozofiskus un sociālus secinājumus par neiespējamību ietekmēt iepriekš noteikto notikumu gaitu. Šīs mācības kļūda bija tāda, ka atomi vai elementārdaļiņas (“materiālie punkti”, no kuriem sastāv reālie ķermeņi) faktiski nepakļaujas klasiskajam kustības likumam (3), kas attiecas tikai uz makroskopiskiem objektiem (t.i., tiem, kuriem ir pietiekami lieli objekti). masas un izmēri). Pareizi no mūsdienu fizikas viedokļa mikroskopisko objektu, kas ir makroskopiskos ķermeņus veidojošos atomus un molekulas, kustības laikā aprakstu sniedz kvantu mehānikas vienādojumi, kas ļauj noteikt tikai varbūtība atrast daļiņu noteiktā punktā, bet būtībā neļauj aprēķināt kustības trajektorijas nākamajiem laika momentiem.