Сложение сил, направленных по одной прямой. Равнодействующая сил

Главная

По литературе

Опыт 78. Спиральная пружина оснащена стрелкой-указателем. Параллельно пружине установлена линейка-экран. Начальное положение пружины отмечено на линейке-экране. На пружину действует сила 1 Н. Результат действия силы отмечается на линейке (рис. 53). На пружину действует сила 2 Н. Результат действия силы отмечается на линейке (рис. 54).

На пружину одновременно действуют две силы: 1 Н и 2 Н. Результат действия двух сил отмечается на линейке (рис. 55). Действие двух сил можно заменить действием одной силы, которая окажет такое же действие на пружину. К пружине подвешивают груз весом 3 Н. Стрелка-указатель отмечает, что результат действия силы 3 Н равен результату действия двух сил (рис. 56).

Силу, которая производит на тело такое же действие, как несколько одновременно действующих сил, называют равнодействующей этих сил.

Равнодействующая сил, направленных по одной прямой в одну сторону, направлена в ту же сторону, а ее модуль равен сумме модулей составляющих сил.

Опыт 79. К спиральной пружине подвешен шар, обеспечивающий предварительное растяжение пружины. Пружина оснащена стрелкой-указателем. Параллельно пружине установлена линейка-экран. Начальное положение пружины отмечено на линейке (рис. 57). С помощью динамометра, оборудованного стрелкой-указателем, действуем на шар силой 1 Н, направленной вверх (рис. 58). Обращаем внимание на то, что пружина при этом сжимается, а указатель пружины смещается вверх от метки начального положения.

С помощью нити, перекинутой через блок, действуют на шар силой 1 Н, направленной вверх. Отмечают на линейке результат действия силы (рис. 59).

К шару подвешивают груз весом 3 Н. Результат действия силы 3 Н, направленной вниз, отмечают на линейке-экране (рис. 60).

Одновременно на шар действуют двумя силами - 1 Н, направленной вверх, и силой 3 Н, направленной вниз. Результат одновременного действия двух сил, действующих на тело по одной прямой в противоположные стороны, отмечается на линейке-экране (рис. 61).

Действие двух сил заменяют действием одной силы, но оказывающей такое же действие, как и одновременное действие двух сил. Для этого к шару потребуется подвесить груз весом 2 Н (рис. 62).

Равнодействующая двух сил, направленных по одной прямой в противоположные стороны, направлена в сторону большей по модулю силы, а ее модуль равен разности модулей составляющих сил.

Опыт 80. К одному из концов нити, перекинутой через блок, прикреплено тело, весом которого можно пренебречь (бумажный круг, пенопластовый шарик и т. д.). На тело одновременно действуют равные по модулю, но противоположно направленные силы (рис. 63).

Под действием двух сил тело остается в покое.

Если телу сообщить некоторую начальную скорость, то оно под действием двух сил будет двигаться равномерно.

Тело под действием двух равных и противоположно направленных сил будет находиться в покое или двигаться равномерно и прямолинейно.

7 класс.

Равнодействующая сила. Сложение двух сил,

направленных по одной прямой.

Цель урока: изучить понятие равнодействующей силы как векторной суммы всех сил, действующих на тело; научить находить равнодействующую сил, направленных по одной прямой; развивать навыки работы с приборами, логическое и абстрактное мышление; воспитывать личность через работу в коллективе.

Подготовка к уроку: карточки с изображением лебедя, рака и щуки, нарисовать «воз» на доске, карточки 26 - А, 26 - Б.

Ход урока.

Организационный момент.

Повторение изученного материала (фронтальный опрос)

Объявление темы и цели урока:

Почему падают капли дождя на землю? (Под действием силы тяжести)

Почему резиновый мяч отскакивает от пола? (Под действием силы упругости)

Почему прогибается стул, на котором мы сидим? (Вес)

Т.е. что является причиной изменения скорости или формы тела? (Сила)

Сила - величина векторная. Что это значит? (Имеет величину, направление и точку приложения)

Назовите единицу измерения силы. (Ньютон)

Как называется прибор для измерения силы? (Динамометр)

Как обозначается направление силы? (Стрелкой)

Приведите примеры изменения скорости тела под действием силы.

А возможен ли случай, когда на тело действует не одна, а несколько сил одновременно? Приведите примеры (Перетягивание каната, катание на санках)

Я вам предлагаю послушать еще один пример, когда на тело действует несколько сил одновременно. Звучит басня Крылова «Лебедь, рак и щука»

Когда в товарищах согласья нет,

На лад их дело не пойдет,

И выйдет из него не дело, только мука.

Однажды Лебедь, Рак и Щука

Везти с поклажей воз взялись

И вместе трое все в него впряглись;

Из кожи лезут вон, а возу все нет ходу!

Поклажа бы для них казалась и легка:

Да Лебедь рвется в облака,

Рак пятится назад, а Щука тянет в воду.

Кто виноват из них, кто прав - судить не нам;

Да только воз и ныне там.

Мы сегодня попробуем с вами разобраться, в самом ли деле «воз и ныне там»? Будет ли двигаться тело в этом случае? Как вообще движутся тела под действием нескольких сил?

Объяснение нового материала. Введение понятия «равнодействующая сила»:

Часто тела движутся под действием нескольких сил. При этом удобнее все действующие на тело силы заменить одной силой, равноценной по своему действию, которая называется равнодействующей . Запишем тему урока.

Равнодействующей называется сила, которая вызывает такое же действие, как несколько одновременно действующих сил.

Чтобы определить равнодействующую силу нескольких сил, надо найти их геометрическую сумму. Для этого необходимо соединить конец одной стрелки, изображающей силу, с началом другой. Результирующая сила будет показана стрелкой, соединяющей начало первой и конец последней.

Разберем са мые простые примеры:

1. Пусть к телу приложены две силы F 1 и F 2 , направленные по одной прямой в одну сторону . Обратимся к рисунку (стр. 68 учебника).

Тогда равнодействующая сила F р по направлению совпадает с направ- лением сил F 1 и F 2 , а ее величина равна их сумме: F р = F 1 + F 2 .

2. Две силы, приложенные к телу, направлены вдоль одной прямой, но в противоположных направлениях .

Если F 1 > F 2 , тогда величина равнодействующей силы F р = F 1 - F 2 , и на- правлена по направлению силы F 1 .

Если F 1 < F 2 , то F р направлена по направлению действия силы F 2 .

Если две противоположно направленные силы равны по величине , то их равнодействующая сила равна нулю, т.е. F р = F 1 - F 2 = 0. В этом случае говорят, что силы себя уравновешивают.

Вернемся к вопросу, поставленному в начале урока, и попробуем найти результирующую силу.

Мы видим, что Крылов не мог утверждать, что «воз и ныне там». Хотя это не меняет смысла басни.

Примеры движения тела под действием нескольких сил.

Закрепление изученного. Решение задач (один ученик выполняет чертеж на доске):

Подведение итогов урока.

Д/з: § 29, упр. 11.

Стр. 30 (методичка Ф-7, Дрофа)

Карточка 26 - А, 26 - Б.

При движении парашютиста безопасная скорость при приземле-нии (5-7м/с) достигается большой площадью купола парашюта (40-З0м 2 ). Это создает такую силу сопротивления воздуха, которая уравновешивает силу тяжести.

Тройка лошадей быстрее мчит сани, чем одиночная.

Перетягивание каната.

§ 31. Сложение двух сил, направленных по одной прямой. Равнодействующая сил — Физика 7 класс (Перышкин)

Краткое описание:

Чаще бывает, что на тело действует не одна сила, а две или несколько. Тогда как узнать результат действия этих сил? Куда под действием этих сил будет двигаться тело? Вот тут вам понадобится понятие «равнодействующая сила». Она одна, но она может заменить все силы, действующие на тело, и результат её действия будет точно таких же, как от них всех вместе взятых.
В параграфе тридцать один разъясняется, как узнать равнодействующую силу для самых простых случаев – когда все силы, действующие на тело, направлены вдоль одной прямой. Их нужно складывать или вычитать.
Научившись делать пока это, в старших классах вы сможете определять равнодействующую силу для более сложных случаев, когда силы, действующие на тело, направлены под углом друг к другу. Для этого надо получше изучить математику, сложение векторов.
Правила сложения сил выводятся на опыте, в учебнике описан этот опыт. Раз получив эти правила, надо их запомнить, они интуитивно понятны, поэтому запоминаются легко.

В большинстве случаев, с которыми мы встречаемся в жизни, на тело действует не одна, а сразу несколько сил. Так, например, на пилу при распиливании доски действует мускульная сила человека, сила сопротивления доски и сила тяжести . На движущийся корабль действует сила тяги вращающегося винта, силы сопротивления воды и воздуха, сила тяжести и выталкивающая сила со стороны воды. На тело, висящее на пружине, действуют две силы: сила тяжести и сила упругости пружины.

В каждом подобном случае можно заменить несколько сил, в действительности приложенных к телу, одной силой, равноценной по своему действию этим силам.

Нахождение равнодействующей нескольких сил называют сложением этих сил или нахождением их суммы. Слагаемые силы иначе называют составляющими силами.

Найдем равнодействующую двух сил, действующих на тело по одной прямой в одну сторону и в противоположные стороны.

Обратимся к опыту. К пружине один под другим подвешивают два груза весом 1 и 2 Н (рис. 63, а). Отмечают длину, на которую растянулась пружина. Затем эти грузы снимают и заменяют одним грузом, который растягивает пружину на такую же длину (рис. 63, б), Вес этого груза оказывается равным 3 Н.

Основываясь на опыте, заключаем: равнодействующая сил, направленных по одной прямой в одну сторону, направлена в ту же сторону, а ее модуль равен сумме модулей составляющих сил.

На рисунке 64 равнодействующая сил, действующих на тело, обозначена буквой R, а слагаемые силы - буквами F1 и F2. В этом случае:

Выясним теперь, как найти равнодействующую двух сил, направленных по одной прямой в противоположные стороны. Для этого на столик динамометра (рис. 65, а) поставим груз весом 5 Н. К столику привяжем нитку и, зацепив за нитку другим динамометром, потянем вверх с силой 2 Н (рис. 65, б).

Динамометр, на столике которого находится груз, в этом случае покажет силу 3 Н, эта сила есть равнодействующая двух сил: 5 и 2 Н, ее модуль равен разности модулей составляющих сил (3 Н = 5 Н -2 Н), и направлена она в сторону большей силы.

Итак, равнодействующая двух сил, направленных по одной прямой в противоположные стороны, направлена в сторону большей по модулю силы, а ее модуль равен разности модулей составляющих сил.

R = F2 – F1 (рис 66)

Если к телу приложены две равные и направленные противоположно силы, то равнодействующая этих сил равна нулю. Например, если в нашем опыте за конец нити потянуть силой 5 Н, то стрелка динамометра установится на нулевом делении. Равнодействующая двух сил в этом случае равна нулю (5Н-5Н=0).

Вопросы. 1. Какую силу называют равнодействующей нескольких сил? 2. Что называют сложением сил? 3. Приведите пример сложения двух сил, действующих по одной прямой в одну сторону. 4. Опишите опыт, в котором определяют равнодействующую двух сил, направленных по одной прямой в одну сторону, Чему равна эта равнодействующая? 5. Чему равна равнодействующая двух сил, направленных по одной прямой в противоположные стороны? 6. Как будет двигаться тело под действием двух равных противоположно направленных сил?

Упражнения. 1. Человек, масса которого 70 кг, держит на плечах ящик массой 20 кг. С какой силой человек давит на землю? 2. В игре по перетягиванию каната участвуют четыре человека. Два из них тянут канат в одну сторону с силами 330 и 380 Н, два-в противоположную сторону с силами 300 и 400 Н. В каком направлении будет двигаться канат, и чему равна равнодействующая этих сил? Сделайте чертеж. 3. Человек спускается на парашюте, двигаясь равномерно. Сила тяжести парашютиста вместе с парашютом 700 Н. Чему равна сила сопротивления воздуха? 4. Имеется два динамометра, каждый из которых рассчитан на силу 10Н. Как ими можно измерить вес тела массой 1,5 кг? Чему он равен?

Разделы