"Введение в естественно-научные предметы", Гуревич А.Е., Исаев Д.А., Понтак Л.С.
Сила показывает, как одно тело действует на другое. Из-за такого действия тело может начать двигаться, остановиться, изменить скорость или направление, а также изменить форму. Силу обозначают буквой F, измеряют в ньютонах и указывают вместе с направлением. Силу тяжести создаёт притяжение Земли, а измерить силу помогает прибор — динамометр. Понимание силы помогает объяснять движение тел и их взаимодействие.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Сила — мера действия одного тела на другое, из-за которого тело может изменить скорость или деформироваться. Деформацией называют изменение формы тела. Например, рука толкает тележку, и та начинает двигаться, или сжимает губку, и та становится другой формы. Понятие силы нужно, чтобы описывать, как тела влияют друг на друга и что меняется в результате этого влияния.
Силу обозначают буквой F, а измеряют в ньютонах, которые записывают как Н. Например, запись F = 3 Н означает, что сила равна трём ньютонам. Число показывает величину силы, а буква Н помогает понять, в каких единицах она измерена. Это обозначение пригодится при чтении показаний прибора и записи ответа в задаче.
Сила тяжести — сила, с которой Земля притягивает тела к себе. Благодаря этому притяжению отпущенный предмет падает вниз, а не улетает от Земли. Силу тяжести испытывает любое тело рядом с Землёй. Это понятие помогает объяснить падение предметов и указать, куда направлено действие Земли.
Динамометр — прибор для измерения силы. Внутри него находится пружина, а показание можно прочитать по шкале прибора. Когда к динамометру прикладывают силу, пружина растягивается и сдвигает указатель. Такой прибор нужен, чтобы определять силу не на глаз, а по делениям шкалы.
Тела взаимодействуют, когда одно из них действует на другое, например толкает или тянет его. Из-за этого действия движение может измениться: неподвижное тело начинает двигаться, движущееся — останавливается или ускоряется, а иногда меняет направление. Так происходит потому, что действие одного тела меняет состояние движения другого. Удар по мячу может заставить его полететь, а толчок движущейся игрушки — изменить её путь.
Сила может изменить не только движение, но и форму тела. Если на предмет надавить, потянуть или сжать его, он может растянуться, согнуться или сплющиться; такое изменение называют деформацией. Насколько она заметна, зависит от силы действия и от самого тела: мягкая губка легко сминается, а твёрдую игрушку так же просто не согнуть. Иногда форма меняется совсем немного, поэтому деформацию трудно заметить без внимательного наблюдения.
Чтобы описать силу, недостаточно назвать только её числовое значение: нужно знать и направление действия. Одинаковые по величине толчки в разные стороны могут заставить тело двигаться по-разному. На схеме направление силы показывают стрелкой: её острый конец указывает, куда действует сила, а длина может наглядно показывать её величину. Поэтому, изображая силу, важно направить стрелку верно и подписать её.
Сила тяжести возникает из-за притяжения тела Землёй. Земля притягивает предметы к себе, поэтому направление этой силы у поверхности Земли указывают вниз, к Земле. Например, у подвешенного груза стрелка силы тяжести должна идти вниз, даже если сам груз пока не движется. Груз удерживается подвесом, но притяжение Земли продолжает на него действовать.
В динамометре силу определяют по растяжению пружины. Когда мы тянем за прибор или подвешиваем к нему груз, пружина удлиняется, а связанный с ней указатель перемещается вдоль шкалы. На шкале нанесены деления с числами и единицами измерения; остановившийся указатель показывает значение силы. Например, если он оказался у отметки 3 Н, показание прибора — 3 Н, а не 3 кг.
| Понятие или вид силы | Что показывает | Направление действия | Пример |
|---|---|---|---|
| Сила как действие одного тела на другое | Как одно тело влияет на движение или форму другого | Зависит от того, как действует тело | Удар ногой заставляет мяч двигаться |
| Сила тяжести | Притяжение тела Землёй | К Земле, обычно вниз | Падающий на землю лист |
| Единица силы — ньютон | Числовое значение силы в единицах Н | Сама единица направления не задаёт | Сила равна 3 Н |
| Измерение силы динамометром | Показание силы по шкале прибора | Зависит от приложенной силы | Указатель остановился у отметки 3 Н |
Сначала найдите в таблице понятие, о котором идёт речь, а затем прочитайте, что оно показывает и куда направлено действие. Примеры помогают связать краткое описание с наблюдаемой ситуацией. Для записи силы указывайте значение с единицей Н и не забывайте о направлении, если его нужно изобразить.
Назовите, какое действие силы наблюдается при ударе мяча ногой, торможении велосипеда и сжатии пружины. Нужно определить, меняется ли движение тела или его форма. Сила может приводить к разным результатам, поэтому каждую ситуацию рассмотрим отдельно.
При ударе ноги мяч получает толчок. До удара он мог лежать неподвижно, а после начинает двигаться. Значит, здесь сила изменяет движение мяча.
При торможении велосипеду мешают продолжать прежнее движение. Его скорость уменьшается, и он может остановиться. Значит, сила меняет движение велосипеда.
При сжатии пружина становится короче и меняет форму. Это изменение формы называют деформацией. Значит, здесь наблюдается деформация пружины.
Ответ: удар ногой приводит к началу движения мяча, торможение уменьшает скорость велосипеда, а сжатие деформирует пружину. В первых двух случаях меняется движение тел. В третьем случае заметно меняется форма.
Ученик растягивает пружину, и указатель динамометра останавливается у отметки 3 Н. Нужно определить силу, с которой ученик растягивает пружину. Важно не только увидеть число, но и записать его вместе с единицей измерения.
Сначала найдём на шкале отметку, у которой остановился указатель. По условию это деление с числом 3 и обозначением Н. Значит, прибор показывает силу в ньютонах.
Затем перепишем показание без изменения единицы. Динамометр уже показывает силу, поэтому переводить её в килограммы не нужно. Н — обозначение ньютона, единицы силы.
Ответ: ученик растягивает пружину с силой 3 Н. Запись «3 кг» была бы неверной, потому что килограмм используют для измерения массы. При чтении любого такого прибора нужно смотреть и на число, и на единицу шкалы.
Изобразите стрелкой силу тяжести, действующую на подвешенный груз, и подпишите её направление. Груз не падает, потому что его удерживает подвес, но притяжение Земли всё равно действует. Поэтому нужно показать именно направление силы тяжести, а не направление удерживающего действия подвеса.
Найдём, какое тело создаёт силу тяжести: это Земля, притягивающая груз. Значит, стрелка должна указывать к Земле. В обычном рисунке у поверхности Земли такое направление показывают вниз.
Нарисуем стрелку от груза вниз, к Земле. Рядом подпишем её словами «сила тяжести». Не направляем стрелку вверх вдоль подвеса: это не направление притяжения Земли.
Ответ: на подвешенном грузе нужно изобразить стрелку вниз, к Земле, и подписать «сила тяжести». Подвешенный груз может оставаться неподвижным, но это не меняет направления силы тяжести. При изображении любой силы следите, куда указывает острый конец стрелки.
Ошибка — называть силой само движение тела. Такое смешение возникает потому, что действие силы часто сразу заметно по движению предмета. Но сила является причиной изменения, а движение — возможным результатом этого действия. Проверьте себя: спросите, что именно происходит — тело движется или на него действует другое тело.
Ошибка — указывать только числовое значение силы и забывать её направление. Так бывает, если ученик считает достаточным записать одно число. Однако сила описывается и величиной, и направлением, поэтому на схеме нужна стрелка, а в ответе — ясное описание направления. Проверьте, можно ли по вашей записи понять, куда действует сила.
Ошибка — записывать силу без единицы или путать ньютон с килограммом. Число без единицы не сообщает, что измерено, а килограмм обозначает массу, а не силу. После числа силы поставьте Н, если измерение дано в ньютонах. Проверьте запись по шкале динамометра: у показания должна быть единица силы.
Ошибка — показывать силу тяжести вверх или в сторону. Её направление путают с направлением подвеса или толчка, который действует на тело в конкретной ситуации. Сила тяжести направлена к Земле, то есть у её поверхности обычно вниз. Перед тем как нарисовать стрелку, спросите себя, где находится Земля относительно тела.
До изучения силы нужно знать, что тела взаимодействуют, могут двигаться и изменять форму. Эти наблюдения помогают понять, какие последствия может иметь действие одного тела на другое. Например, движение мяча после удара становится подсказкой о том, что на него подействовали.
Понятие силы пригодится при изучении движения тел, массы, веса и простых механизмов. Оно помогает описывать причины изменения движения и разбираться, как механизмы передают действие от одной детали к другой. Позже можно будет сопоставлять силу с другими характеристиками тел и их движения.
Знание силы тяжести помогает объяснять падение тел и показания динамометра с подвешенным грузом. Оно также пригодится при изучении работы механизмов, на которые действуют силы. Направление к Земле позволяет правильно изображать силу тяжести в разных задачах.
Можно ли увидеть силу непосредственно?
Саму силу увидеть нельзя: это не предмет, а действие одного тела на другое. Зато можно заметить её результат — например, изменение движения или формы тела.
Чем сила отличается от движения тела?
Движение — это перемещение тела, а сила — действие, которое может изменить его движение. Например, удар ногой заставляет мяч начать двигаться.
Почему силу измеряют в ньютонах?
Ньютон — принятая единица измерения силы. Она названа в честь учёного Исаака Ньютона; сокращённо её записывают Н.
Почему динамометр показывает силу, когда растягивается его пружина?
При растяжении пружина удлиняется, а связанный с ней указатель перемещается по шкале. По положению указателя определяют силу в ньютонах.
Всегда ли действие силы приводит к движению тела?
Нет. Если тело закреплено или его удерживают, оно может остаться на месте, но при этом немного деформироваться. Сила также способна изменить форму тела, а не только движение.
Сила
