Физика 7 класс. 31. Сложение двух сил, направленных по одной прямой. Равнодействующая сил
Физика и не только подпишись) Поставь лайк и сохрани в закладки чтобы не потерять!
Конспект: «Сложение двух сил, направленных по одной прямой. Равнодействующая сил»
Основная идея:
При действии на тело нескольких сил можно заменить их одной силой, которая оказывает то же самое действие. Эта замещающая сила называется равнодействующей.
Определение равнодействующей:
Равнодействующая сила – сила, которая производит на тело такое же действие, как и сумма всех приложенных сил.
Сложение сил, направленных в одну сторону:
Эксперимент (рис. 77):
На пружину последовательно подвешивают два груза с весами 1 Н и 2 Н.
Измеряют, на какую длину растянулась пружина.
Затем грузы заменяют одним грузом, который растягивает пружину на ту же длину, и его вес оказывается 3 Н.
Вывод:
Равнодействующая двух сил, направленных в одну сторону, имеет:
Направление: То же, что и приложенные силы.
Модуль: Равен сумме модулей сил: R=F1+F2
Сложение сил, направленных в противоположные стороны:
Эксперимент (рис. 79):
На столик динамометра кладут гирю весом 5 Н (силой, направленной вниз).
К столу прикрепляют нить, через которую прикладывают силу 2 Н (направленную вверх).
Динамометр показывает 3 Н.
Вывод:
Равнодействующая двух сил, действующих в противоположных направлениях:
Направление: В сторону большей силы.
Модуль: Равен разности модулей сил: R=F(большая)−F(меньшая)
Пример: R=5Н−2Н=3Н
Особый случай – равные по модулю силы:
Если на тело действуют две равные по модулю, но противоположно направленные силы, то их равнодействующая равна нулю: R=5Н−5Н=0
Следствие:
Тело находится в равновесии (покое или равномерное прямолинейное движение).
Примеры из жизни:
Парашютист: действует сила тяжести и сила сопротивления воздуха.
Тело на пружине: действует сила тяжести и сила упругости.
Заключение:
Равнодействующая позволяет свести сложное действие нескольких сил к действию одной силы. Это упрощает анализ движений тел и понимание условий равновесия.
Презентация: «Сложение двух сил, направленных по одной прямой. Равнодействующая сил»
Ключевые моменты
- Приведите примеры действия на тело нескольких сил.
На тело могут действовать сразу несколько сил. Например:
Парашютист: На него одновременно действует сила тяжести (тянет вниз) и сила сопротивления воздуха (направлена вверх).
Тело на пружине: На груз, подвешенный к пружине, действуют сила тяжести (направлена вниз) и сила упругости пружины (направлена вверх).
Комментарий: Эти примеры показывают, что в реальной жизни редко встречается ситуация, когда на тело действует только одна сила. Вместо этого различные силы комбинируются, и для анализа удобнее заменить их одной равнодействующей силой.
- Какую силу называют равнодействующей нескольких сил?
Равнодействующая сила – это такая сила, которая при своем действии на тело производит тот же эффект, что и вся система сил, приложенных к телу одновременно. Другими словами, равнодействующая заменяет несколько сил одной силой, обладающей тем же влиянием на движение или состояние покоя тела.
Комментарий: Понятие равнодействующей позволяет упростить анализ движения, сведя влияние нескольких сил к действию единственной силы. Это удобно при решении задач по динамике и анализе равновесия.
- Опишите опыт, в котором определяют равнодействующую двух сил, направленных по одной прямой в одну сторону. Чему равна эта равнодействующая?
В опыте используют пружину, к которой последовательно подвешивают два груза:
Сначала подвешивают груз весом 1 Н, затем груз весом 2 Н.
Измеряют, на сколько растянулась пружина.
После этого оба груза заменяют одним грузом, который растягивает пружину на ту же величину. Вес этого груза оказывается равным 3 Н.
Таким образом, равнодействующая двух сил, направленных в одну сторону, равна сумме их модулей:
R=1Н+2Н=3Н.
Комментарий: Опыт иллюстрирует, что если две силы действуют в одном и том же направлении, то их комбинированное действие эквивалентно сумме сил. Это правило удобно применять при расчётах в задачах механики.
- Чему равна равнодействующая двух сил, направленных по одной прямой в противоположные стороны?
Если силы направлены в противоположные стороны, то равнодействующая определяется как разность модулей сил. Например, если на тело действует сила 5 Н (вниз) и сила 2 Н (вверх), то равнодействующая будет:
R=5Н−2Н=3Н, и направлена она в сторону большей силы (в данном случае вниз).
Комментарий: При сложении сил, действующих в противоположных направлениях, важно определить, какая из них больше по модулю. Результирующая сила всегда направлена в ту сторону, где сила сильнее. Если силы равны, их действие взаимно компенсируется, и равнодействующая равна нулю.
- Как будет двигаться тело под действием двух равных противоположно направленных сил?
Если на тело действуют две равные по модулю, но направленные в противоположные стороны силы, равнодействующая равна нулю:
R=F−F=0.
При этом тело либо остается в покое, либо продолжает движение равномерно и прямолинейно, если уже имеет скорость (согласно первому закону Ньютона).
Комментарий: Отсутствие равнодействующей силы означает, что суммарное влияние сил на тело отсутствует. Поэтому, если тело находилось в покое, оно останется в покое, а если движется – продолжит движение с постоянной скоростью.
Упражнение 12
- Человек, масса которого 70 кг, держит на плечах ящик массой 20 кг. С какой силой человек давит на землю?
Задача:
Человек массой 70 кг держит на плечах ящик массой 20 кг. С какой силой человек давит на землю?
Решение:
Сила, с которой человек давит на землю, равна суммарному весу человека и ящика. Вес рассчитывается по формуле:
W=m⋅g,
где g – ускорение свободного падения (примерно 9.8 м/с2; часто округляют до 10 м/с2 для упрощения расчетов).
Вес человека: Wчел=70 кг×9.8 м/с2≈686 Н.
Вес ящика: Wящ=20 кг×9.8 м/с2≈196 Н.
Суммарная сила (давление на землю):
Wобщ=686 Н+196 Н≈882 Н.
Если использовать округленное значение g=10 м/с2, то получим:
Wобщ=(70+20)×10=900 Н.
Комментарий:
Выбор точного значения ggg зависит от условий задачи. Окончательный ответ:
При g=9.8 м/с2 – около 882 Н,
при g=10 м/с2 – 900 Н.
- В игре по перетягиванию каната участвуют четыре человека. Два из них тянут канат в одну сторону с силами 330 Н и 380 Н, два — в противоположную сторону с силами 300 Н и 400 Н. В каком направлении будет двигаться канат и чему равна равнодействующая этих сил? Сделайте чертёж.
Задача:
Четыре человека тянут канат. Двое тянут в одну сторону с силами 330 Н и 380 Н, двое – в противоположную сторону с силами 300 Н и 400 Н. Определите, в каком направлении с какой силой будет двигаться канат. Сделайте чертёж.
Решение:
Определим суммарную силу в каждом направлении:
Направление 1 (например, вправо):
Fвправо=330 Н+380 Н=710 Н.
Направление 2 (влево):
Fвлево=300 Н+400 Н=700 Н.
Найдем равнодействующую:
Так как силы направлены в противоположные стороны, равнодействующая определяется разностью:
R=710 Н−700 Н=10 Н.
Определение направления:
Равнодействующая направлена в сторону большей силы, то есть в том направлении, где суммарная сила равна 710 Н (например, вправо).
Пояснение к чертежу:
Слева и справа указаны силы, действующие от участников игры.
Сумма сил вправо: 330 Н + 380 Н = 710 Н.
Сумма сил влево: 300 Н + 400 Н = 700 Н.
Равнодействующая 10 Н направлена вправо.
Комментарий: Такой разбор позволяет понять, что даже небольшая разница в суммарных силах определяет направление движения каната. В данном случае канат с равнодействующей силой 10 Н будет начинать движение вправо.
- Человек спускается на парашюте, двигаясь равномерно. Сила тяжести парашютиста вместе с парашютом 700 Н. Чему равна сила сопротивления воздуха?
Задача:
Человек спускается на парашюте, движется равномерно. Сила тяжести, действующая на парашютиста вместе с парашютом, равна 700 Н. Определите силу сопротивления воздуха.
Решение:
При равномерном движении ускорение равно нулю, значит, по второму закону Ньютона, равнодействующая сила на тело равна нулю. Это означает, что сила сопротивления воздуха должна компенсировать силу тяжести:
Fсопр=Fтяж=700 Н.
Комментарий: Так как парашютист движется равномерно (без ускорения), силы, действующие вниз (тяжесть) и вверх (сопротивление воздуха), должны быть равны по модулю. Поэтому сила сопротивления воздуха равна 700 Н и направлена противоположно силе тяжести.
#физика_7_класс
#физика_7_31
#Сложение_двух_сил_направленных_по_одной_прямой_Равнодействующая_сил
#физикапрезентация
#перышкин
Использованные источники:
- Физика 7 класс. А.В.Перышкин
- Использование chatdeepseek, chatGPT