تعليمات

الحالة 1. صيغة الانزلاق: Ftr = mN، حيث m هو معامل الاحتكاك المنزلق، N هي قوة رد الفعل الداعمة، N. بالنسبة لجسم ينزلق على طول مستوى أفقي، N = G = mg، حيث G هو وزن الجسم، ن؛ م – وزن الجسم، كجم؛ ز – التسارع السقوط الحر، م/ث2. يتم إعطاء قيم المعامل بدون أبعاد m لزوج معين من المواد في الكتاب المرجعي. معرفة كتلة الجسم وبعض المواد. الانزلاق بالنسبة لبعضهما البعض، أوجد قوة الاحتكاك.

الحالة الثانية: جسم ينزلق على سطح أفقي ويتحرك بتسارع منتظم. تؤثر عليه أربع قوى: القوة التي تحرك الجسم، وقوة الجاذبية، وقوة رد الفعل الداعم، وقوة الاحتكاك المنزلق. نظرًا لأن السطح أفقي، فإن قوة رد الفعل للدعم وقوة الجاذبية يتم توجيههما على طول نفس الخط المستقيم ويوازن كل منهما الآخر. يتم وصف الإزاحة بالمعادلة: Fdv - Ftr = ma; حيث Fdv هي وحدة القوة التي تحرك الجسم، N؛ Ftr – وحدة قوة الاحتكاك، N؛ م – وزن الجسم، كجم؛ أ - التسارع م/ث2. بمعرفة قيم الكتلة وتسارع الجسم والقوة المؤثرة عليه، أوجد قوة الاحتكاك. إذا لم يتم تحديد هذه القيم مباشرة، فتأكد من وجود بيانات في الحالة يمكن العثور على هذه القيم منها.

مثال على المسألة 1: كتلة كتلتها 5 كجم موضوعة على سطح ما تتعرض لقوة مقدارها 10 نيوتن. ونتيجة لذلك، تتحرك الكتلة بتسارع منتظم وتجتاز 10 في 10. أوجد قوة الاحتكاك المنزلقة.

معادلة حركة الكتلة هي: Fdv - Ftr = ma. مسار الجسم ل الحركة المتسارعة بشكل موحدتعطى بالمساواة: S = 1/2at^2. من هنا يمكنك تحديد التسارع: a = 2S/t^2. استبدل هذه الشروط: a = 2*10/10^2 = 0.2 م/ث2. الآن أوجد محصلة القوتين: ma = 5*0.2 = 1 N. احسب قوة الاحتكاك: Ftr = 10-1 = 9 N.

الحالة 3. إذا كان الجسم الموجود على سطح أفقي في حالة سكون أو يتحرك بشكل منتظم، فوفقًا لقانون نيوتن الثاني تكون القوى في حالة توازن: Ftr = Fdv.

مثال على المشكلة 2: تم وضع كتلة كتلتها 1 كجم على سطح مستو، مما أدى إلى تحركها مسافة 10 أمتار في 5 ثوانٍ وتوقفها. تحديد قوة الاحتكاك المنزلق.

كما في المثال الأول، تتأثر قوة انزلاق الكتلة بقوة الحركة وقوة الاحتكاك. ونتيجة لهذا التأثير يتوقف الجسم، أي. يأتي التوازن. معادلة حركة الكتلة: Ftr = Fdv. أو: N*m = ma. تنزلق الكتلة بتسارع منتظم. احسب تسارعها كما في المسألة 1: a = 2S/t^2. عوّض بقيم الكميات من الشرط: a = 2*10/5^2 = 0.8 م/ث2. الآن أوجد قوة الاحتكاك: Ftr = ma = 0.8*1 = 0.8 N.

الحالة 4. الجسم الذي ينزلق تلقائيًا على مستوى مائل تتأثر بثلاث قوى: الجاذبية (G)، وقوة رد الفعل الداعم (N)، وقوة الاحتكاك (Ftr). يمكن كتابة الجاذبية بالشكل التالي: G = mg, N، حيث m هو وزن الجسم، كجم؛ ز - تسارع السقوط الحر، م/ث2. بما أن هذه القوى ليست موجهة على خط مستقيم واحد، فاكتب معادلة الحركة على الصورة المتجهة.

وبإضافة القوة N وmg وفقًا لقاعدة متوازي الأضلاع، تحصل على القوة المحصلة F'. من الشكل يمكننا استخلاص الاستنتاجات التالية: N = mg*cosα; F' = ملغ*خطيئةα. حيث α هي زاوية ميل المستوى. يمكن كتابة قوة الاحتكاك بالصيغة التالية: Ftr = m*N = m*mg*cosα. تأخذ معادلة الحركة الشكل التالي: F’-Ftr = ma. أو: Ftr = mg*sinα-ma.

الحالة 5. إذا تم تطبيق قوة إضافية F على الجسم، موجهة على طول المستوى المائل، فسيتم التعبير عن قوة الاحتكاك: Ftr = mg*sinα+F-ma، إذا تزامن اتجاه الحركة والقوة F. أو: Ftr = mg*sinα-F-ma، إذا كانت القوة F تعارض الحركة.

مسألة المثال 3: انزلقت كتلة كتلتها 1 كجم من أعلى مستوى مائل خلال 5 ثوان، وقطعت مسافة 10 أمتار. حدد قوة الاحتكاك إذا كانت زاوية ميل المستوى 45 درجة. خذ بعين الاعتبار أيضًا الحالة التي تعرضت فيها الكتلة لقوة إضافية قدرها 2 نيوتن مطبقة على طول زاوية الميل في اتجاه الحركة.

أوجد عجلة الجسم كما في المثالين 1 و2: أ = 2*10/5^2 = 0.8 م/ث2. احسب قوة الاحتكاك في الحالة الأولى: Ftr = 1*9.8*sin(45о)-1*0.8 = 7.53 N. حدد قوة الاحتكاك في الحالة الثانية: Ftr = 1*9.8*sin(45о) +2-1 *0.8= 9.53 ن.

الحالة 6. يتحرك الجسم بشكل منتظم على سطح مائل. وهذا يعني أنه وفقا لقانون نيوتن الثاني، فإن النظام في حالة توازن. إذا كان الانزلاق عفويا، فإن حركة الجسم تخضع للمعادلة: mg*sinα = Ftr.

إذا تم تطبيق قوة إضافية (F) على الجسم، مما يمنع الحركة المتسارعة بشكل منتظم، فإن التعبير عن الحركة يكون على الشكل: mg*sinα–Ftr-F = 0. من هنا، أوجد قوة الاحتكاك: Ftr = mg*sinα- F.

مصادر:

• صيغة الانزلاق

معامل الاحتكاك هو مجموعة من خصائص جسمين متصلين ببعضهما البعض. هناك عدة أنواع من الاحتكاك: الاحتكاك الساكن، والاحتكاك المنزلق، والاحتكاك المتدحرج. الاحتكاك الساكن هو احتكاك الجسم الذي كان في حالة سكون ويتحرك. يحدث الاحتكاك المنزلق عندما يتحرك الجسم، وهذا الاحتكاك أقل من الاحتكاك الساكن. ويحدث الاحتكاك المتدحرج عندما يتدحرج الجسم على سطح ما. يتم تحديد الاحتكاك حسب النوع، على النحو التالي: μsk - الاحتكاك المنزلق، μ الاحتكاك الساكن، μkach - الاحتكاك المتداول.

تعليمات

عند تحديد معامل الاحتكاك أثناء التجربة، يتم وضع الجسم على مستوى بزاوية ويتم حساب زاوية الميل. وفي الوقت نفسه، ضع في الاعتبار أنه عند تحديد معامل الاحتكاك السكوني، يتحرك جسم معين، وعند تحديد معامل الاحتكاك المنزلق، فإنه يتحرك بسرعة ثابتة.

ويمكن أيضًا حساب معامل الاحتكاك تجريبيًا. من الضروري وضع جسم على مستوى مائل وحساب زاوية الميل. وبالتالي، يتم تحديد معامل الاحتكاك بالصيغة: μ=tg(α)، حيث μ هي قوة الاحتكاك، α هي زاوية ميل المستوى.

فيديو حول الموضوع

في الحركة النسبيةجسمين فيحدث الاحتكاك بينهما. ويمكن أن يحدث أيضًا عند التحرك في وسط غازي أو سائل. يمكن أن يتداخل الاحتكاك مع الحركة الطبيعية أو يسهلها. ونتيجة لهذه الظاهرة، تؤثر قوة على الأجسام المتفاعلة احتكاك.

تعليمات

معظم الحالة العامةتأخذ في الاعتبار القوة عندما يكون أحد الجسمين ثابتًا وساكنًا، وينزلق الجسم الآخر على سطحه. من جانب الجسم الذي ينزلق على طوله الجسم المتحرك، تعمل قوة رد الفعل الداعمة الموجهة بشكل عمودي على المستوى المنزلق على الأخير. هذه القوة هي الحرف N. ويمكن أيضًا أن يكون الجسم في حالة سكون بالنسبة إلى جسم ثابت. ثم قوة الاحتكاك المؤثرة عليه Ftr

في حالة حركة الجسم بالنسبة لسطح جسم ثابت، تصبح قوة الاحتكاك المنزلقة مساوية لحاصل معامل الاحتكاك وقوة رد الفعل الداعمة: Ftr = ?N.

دع الآن قوة ثابتة F>Ftr = ?N تؤثر على الجسم، بالتوازي مع سطح الأجسام المتلامسة. عندما ينزلق جسم، فإن مركب القوة الناتج في الاتجاه الأفقي سيكون مساويًا لـ F-Ftr. ومن ثم، ووفقًا لقانون نيوتن الثاني، فإن تسارع الجسم سوف يرتبط بالقوة الناتجة وفقًا للصيغة: a = (F-Ftr)/m. وبالتالي، Ftr = F-ma. يمكن العثور على تسارع الجسم من خلال الاعتبارات الحركية.

تتجلى حالة خاصة من قوة الاحتكاك يتم تناولها بشكل متكرر عندما ينزلق الجسم عن مستوى مائل ثابت. اسمحوا ان؟ - زاوية ميل المستوى وترك الجسم ينزلق بشكل متساوي أي دون تسارع. عندها ستكون معادلات حركة الجسم بالشكل التالي: N = mg*cos?, mg*sin? = Ftr = ?N. ومن ثم، من المعادلة الأولى للحركة، يمكن التعبير عن قوة الاحتكاك على النحو التالي: Ftr = mg*cos. إذا تحرك جسم على مستوى مائل بتسارع a، فإن معادلة الحركة الثانية ستكون على الصورة: mg*sin ?-Ftr = ma. ثم Ftr = mg*sin?-ma.

فيديو حول الموضوع

إذا كانت القوة الموازية للسطح الذي يقف عليه الجسم تتجاوز قوة الاحتكاك الساكن، فستبدأ الحركة. وسيستمر طالما أن القوة الدافعة تتجاوز قوة الاحتكاك المنزلق التي تعتمد على معامل الاحتكاك. يمكنك حساب هذا المعامل بنفسك.

سوف تحتاج

• مقياس القوة، المقاييس، المنقلة أو المنقلة

تعليمات

أوجد كتلة الجسم بالكيلو جرام، ثم ضعها على سطح مستو. قم بتوصيل مقياس القوة به وابدأ في تحريك جسمك. افعل ذلك بحيث تستقر قراءات الدينامومتر، مع الحفاظ على سرعة ثابتة. وفي هذه الحالة فإن قوة الجر المقاسة بواسطة الدينامومتر ستكون مساوية، من ناحية، لقوة الجر التي يظهرها الدينامومتر، ومن ناحية أخرى القوة مضروبة في الانزلاق.

ستسمح لنا القياسات المأخوذة بإيجاد هذا المعامل من المعادلة. للقيام بذلك، قم بتقسيم قوة الجر على وزن الجسم والرقم 9.81 (تسارع الجاذبية) μ=F/(m g). سيكون المعامل الناتج هو نفسه بالنسبة لجميع الأسطح من نفس النوع مثل تلك التي تم القياس عليها. على سبيل المثال، إذا كان جسم يتحرك على لوح خشبي، فإن هذه النتيجة ستكون صالحة لجميع الأجسام الخشبية التي تتحرك بالانزلاق على الشجرة، مع مراعاة جودة معالجتها (إذا كانت الأسطح خشنة، قيمة الانزلاق سيتغير معامل الاحتكاك).

يمكنك قياس معامل الاحتكاك المنزلق بطريقة أخرى. للقيام بذلك، ضع الجسم على مستوى يمكنه تغيير زاويته بالنسبة للأفق. يمكن أن يكون لوحة عادية. ثم ابدأ في رفعه بعناية من حافة واحدة. في اللحظة التي يبدأ فيها الجسم في التحرك، وينزلق على مستوى مثل الزلاجة أسفل التل، أوجد زاوية ميله بالنسبة إلى الأفق. من المهم ألا يتحرك الجسم بسرعة. في هذه الحالة، ستكون الزاوية المقاسة صغيرة للغاية حيث يبدأ الجسم في التحرك تحت تأثير الجاذبية. سيكون معامل الاحتكاك المنزلق مساوياً لظل هذه الزاوية μ=tg(α).

قوة رد الفعل الطبيعية- القوة المؤثرة على الجسم من جانب الدعامة (أو التعليق). عندما تتلامس الأجسام، يتم توجيه ناقل قوة التفاعل بشكل عمودي على سطح التلامس. يتم استخدام الصيغة التالية للحساب:

$|\backslash vec\; N|=\; mg\; \backslash cos\; \backslash theta,$

أين $|\backslash vec\; ن|$- معامل ناقل قوة رد الفعل الطبيعي، $م$- كتلة الجسم، $ز$- تسارع الجاذبية ، $\backslash ثيتا$- الزاوية بين المستوى الداعم والمستوى الأفقي.

وفقا لقانون نيوتن الثالث، معامل قوة رد الفعل العمودي $|\backslash vec\; ن|$يساوي معامل وزن الجسم $|\backslash vec\; ف|$لكن متجهاتها على خط واحد وموجهة بشكل معاكس:

$\backslash vec\; N=\; -\backslash vec\; P.$

يترتب على قانون أمونتون-كولوم أنه بالنسبة لمعامل قوة رد الفعل العادية تكون العلاقة التالية صحيحة:

$|\backslash vec\; N|=\; \backslash frac(|\backslash vec\; F|)(k),$

أين $\backslash vec\; ف$- قوة الاحتكاك المنزلقة، و $ك$- معامل الاحتكاك.

حيث يتم حساب قوة الاحتكاك الساكن بواسطة الصيغة

$|\backslash vec\; f|=\; mg\; \backslash sin\; \backslash theta,$

ومن ثم يمكننا تجريبيًا إيجاد قيمة الزاوية هذه $\backslash ثيتا$، حيث تكون قوة الاحتكاك الساكن مساوية لقوة الاحتكاك المنزلق:

$mg\; \backslash sin\; \backslash theta\; =\; k\; mg\; \backslash cos\; \backslash theta.$

ومن هنا نعبر عن معامل الاحتكاك:

$k\; =\; \backslash mathrm(tg)\backslash \; \backslash theta.$

قم بكتابة مراجعة لمقال "قوة رد الفعل الطبيعي"

مقتطف يصف قوة رد الفعل الطبيعي

يتفق جميع المؤرخين على أن الأنشطة الخارجية للدول والشعوب، في اشتباكاتها مع بعضها البعض، يتم التعبير عنها بالحروب؛ أنه نتيجة مباشرة لنجاحات عسكرية أكبر أو أقل، فإن القوة السياسية للدول والشعوب تزيد أو تنقص.
بغض النظر عن مدى غرابة الأوصاف التاريخية لكيفية قيام ملك أو إمبراطور، بعد أن تشاجر مع إمبراطور أو ملك آخر، بجمع جيش، وقاتل جيش العدو، وانتصر، وقتل ثلاثة، وخمسة، وعشرة آلاف شخص، ونتيجة لذلك ، غزا الدولة وشعبًا بأكمله يبلغ عدده عدة ملايين؛ بغض النظر عن مدى عدم فهم سبب إجبار هزيمة جيش واحد، أي جزء من مائة من جميع قوى الشعب، على الاستسلام، فإن كل حقائق التاريخ (على حد علمنا) تؤكد عدالة حقيقة أن إن النجاحات الأكبر أو الأقل لجيش شعب ما ضد جيش شعب آخر هي الأسباب أو، على الأقل، وفقا لعلامات هامة على زيادة أو نقصان في قوة الأمم. وانتصر الجيش، وتزايدت حقوق المنتصرين على الفور على حساب المهزومين. تعرض الجيش للهزيمة، وعلى الفور، بحسب درجة الهزيمة، يُحرم الشعب من حقوقه، وعندما يُهزم جيشه بالكامل، يُخضع بالكامل.
وقد كان هذا هو الحال (حسب التاريخ) منذ القدم وحتى يومنا هذا. جميع حروب نابليون بمثابة تأكيد لهذه القاعدة. وبحسب درجة هزيمة القوات النمساوية تحرم النمسا من حقوقها وتزداد حقوق فرنسا وقوتها. أدى الانتصار الفرنسي في جينا وأورستات إلى تدمير الوجود المستقل لبروسيا.

تسمى القوة المؤثرة على الجسم من الدعم (أو التعليق) بقوة رد الفعل الداعمة. عندما تتلامس الأجسام، يتم توجيه قوة رد الفعل الداعمة بشكل عمودي على سطح التلامس. إذا كان الجسم مستلقيًا على طاولة ثابتة أفقية، فإن قوة رد الفعل الداعمة يتم توجيهها عموديًا إلى الأعلى وتوازن قوة الجاذبية:

مؤسسة ويكيميديا. 2010.

انظر ما هي "قوة رد الفعل الأرضي العادي" في القواميس الأخرى:

قوة الاحتكاك المنزلقة هي القوة التي تنشأ بين الأجسام المتلامسة أثناء حركتها النسبية. إذا لم تكن هناك طبقة سائلة أو غازية (مادة تشحيم) بين الأجسام، فإن هذا الاحتكاك يسمى جافًا. وإلا فإن الاحتكاك... ... ويكيبيديا

يتم إعادة توجيه الاستعلام "القوة" هنا؛ انظر أيضا معاني أخرى. وحدات أبعاد القوة LMT−2 SI ... ويكيبيديا

يتم إعادة توجيه الاستعلام "القوة" هنا؛ انظر أيضا معاني أخرى. أبعاد القوة LMT−2 وحدات SI نيوتن ... ويكيبيديا

قانون أمونتون كولومب هو قانون تجريبي يقيم علاقة بين قوة الاحتكاك السطحي التي تحدث أثناء الانزلاق النسبي للجسم وقوة رد الفعل الطبيعية المؤثرة على الجسم من السطح. قوة الاحتكاك، ... ... ويكيبيديا

قوى الاحتكاك المنزلقة هي القوى التي تنشأ بين الأجسام المتلامسة أثناء حركتها النسبية. إذا لم تكن هناك طبقة سائلة أو غازية (مادة تشحيم) بين الأجسام، فإن هذا الاحتكاك يسمى جافًا. وإلا فإن الاحتكاك... ... ويكيبيديا

الاحتكاك الساكن، احتكاك الالتصاق هو القوة التي تنشأ بين جسمين متلامسين وتمنع حدوث حركة نسبية. يجب التغلب على هذه القوة من أجل تحريك جسمين متلامسين لبعضهما البعض... ... ويكيبيديا

تتم إعادة توجيه الطلب "المشي المستقيم" هنا. هناك حاجة إلى مقالة منفصلة حول هذا الموضوع. المشي البشري هو الحركة البشرية الأكثر طبيعية. فعل حركي آلي يتم تنفيذه نتيجة لنشاط منسق معقد... ... ويكيبيديا

دورة المشي: الدعم على ساق واحدة، وفترة الدعم المزدوج، والدعم على الساق الأخرى... المشي البشري هو الحركة البشرية الأكثر طبيعية. فعل حركي آلي يحدث نتيجة لنشاط منسق معقد للهيكل العظمي ... ويكيبيديا

إن قوة الاحتكاك عندما ينزلق جسم على سطح ما لا تعتمد على مساحة تماس الجسم مع السطح، بل تعتمد على قوة رد الفعل الطبيعي لهذا الجسم وعلى حالة البيئة. تحدث قوة الاحتكاك المنزلقة عند انزلاق معين... ... ويكيبيديا

قانون أمونتون كولومب إن قوة الاحتكاك عندما ينزلق جسم على سطح ما لا تعتمد على مساحة تلامس الجسم مع السطح، بل تعتمد على قوة رد الفعل الطبيعي لهذا الجسم وعلى حالة البيئة . تحدث قوة الاحتكاك المنزلقة عندما... ... ويكيبيديا

ومن الضروري معرفة نقطة تطبيق واتجاه كل قوة. من المهم أن تكون قادرًا على تحديد القوى المؤثرة على الجسم وفي أي اتجاه. القوة يشار إليها بأنها تقاس بالنيوتن. وللتمييز بين القوى تم تصنيفها على النحو التالي

فيما يلي القوى الرئيسية العاملة في الطبيعة. من المستحيل اختراع قوى غير موجودة عند حل المشكلات!

هناك العديد من القوى في الطبيعة. نحن هنا نعتبر القوى التي يتم أخذها في الاعتبار في دورة الفيزياء المدرسية عند دراسة الديناميكيات. كما تم ذكر قوى أخرى، والتي سيتم مناقشتها في أقسام أخرى.

جاذبية

يتأثر كل جسم على هذا الكوكب بجاذبية الأرض. يتم تحديد القوة التي تجذب بها الأرض كل جسم من خلال الصيغة

نقطة التطبيق هي مركز ثقل الجسم. جاذبية موجهة دائمًا عموديًا إلى الأسفل.

قوة الإحتكاك

دعونا نتعرف على قوة الاحتكاك. تحدث هذه القوة عندما تتحرك الأجسام ويتلامس سطحان. تحدث القوة لأن الأسطح، عند النظر إليها تحت المجهر، ليست ناعمة كما تبدو. يتم تحديد قوة الاحتكاك بالصيغة:

يتم تطبيق القوة عند نقطة التلامس بين سطحين. موجهة في الاتجاه المعاكس للحركة.

قوة رد الفعل الأرضي

لنتخيل جسمًا ثقيلًا جدًا ملقى على الطاولة. ينحني الجدول تحت وطأة وزن الجسم. لكن وفقًا لقانون نيوتن الثالث، تؤثر الطاولة على الجسم بنفس القوة التي يؤثر بها الجسم الموجود على الطاولة. يتم توجيه القوة عكس القوة التي يضغط بها الجسم على الطاولة. وهذا هو، حتى. وتسمى هذه القوة رد الفعل الأرضي. اسم القوة "يتكلم" يتفاعل الدعم. تحدث هذه القوة عندما يكون هناك تأثير على الدعم. طبيعة حدوثه على المستوى الجزيئي. يبدو أن الكائن يشوه الوضع المعتاد واتصالات الجزيئات (داخل الطاولة)، وهي بدورها تسعى جاهدة للعودة إلى حالتها الأصلية، "المقاومة".

على الإطلاق أي جسم، حتى لو كان خفيفًا جدًا (على سبيل المثال، قلم رصاص ملقى على الطاولة)، يشوه الدعم على المستوى الجزئي. ولذلك، يحدث رد فعل الأرض.

لا توجد صيغة خاصة لإيجاد هذه القوة. يُشار إليها بالحرف، ولكن هذه القوة هي ببساطة نوع منفصل من قوة المرونة، لذلك يمكن أيضًا الإشارة إليها على أنها

يتم تطبيق القوة عند نقطة اتصال الجسم بالدعم. موجهة بشكل عمودي على الدعم.

وبما أن الجسم ممثل كنقطة مادية، فيمكن تمثيل القوة من المركز

قوة مرنة

تنشأ هذه القوة نتيجة للتشوه (التغير في الحالة الأولية للمادة). على سبيل المثال، عندما نقوم بتمديد زنبرك، فإننا نزيد المسافة بين جزيئات مادة الزنبرك. عندما نقوم بضغط الزنبرك، نقوم بتصغيره. عندما نلتف أو نتحول. في كل هذه الأمثلة، تنشأ قوة تمنع التشوه - القوة المرنة.

قانون هوك

يتم توجيه القوة المرنة عكس التشوه.

وبما أن الجسم ممثل كنقطة مادية، فيمكن تمثيل القوة من المركز

عند توصيل النوابض على التوالي، على سبيل المثال، يتم حساب الصلابة باستخدام الصيغة

عند توصيلها بالتوازي، تصلب

صلابة العينة. معامل يونج.

يصف معامل يونج الخواص المرنة للمادة. هذه قيمة ثابتة تعتمد فقط على المادة وحالتها المادية. يميز قدرة المادة على مقاومة التشوه الشد أو الضغط. قيمة معامل يونج جدولية.

اقرأ المزيد عن خصائص المواد الصلبة.

وزن الجسم

وزن الجسم هو القوة التي يعمل بها الجسم على الدعم. أنت تقول، هذه هي قوة الجاذبية! ويحدث الخلط فيما يلي: في الواقع، في كثير من الأحيان، يكون وزن الجسم مساويًا لقوة الجاذبية، لكن هذه القوى مختلفة تمامًا. الجاذبية هي القوة التي تنشأ نتيجة التفاعل مع الأرض. الوزن هو نتيجة التفاعل مع الدعم. يتم تطبيق قوة الجاذبية على مركز ثقل الجسم، بينما الوزن هو القوة المطبقة على الدعامة (وليس على الجسم)!

لا توجد صيغة لتحديد الوزن. يتم تحديد هذه القوة بالحرف.

تنشأ قوة رد الفعل الداعمة أو القوة المرنة استجابة لتأثير جسم ما على التعليق أو الدعامة، وبالتالي فإن وزن الجسم يكون دائمًا نفس القوة المرنة عدديًا، ولكن له الاتجاه المعاكس.

قوة رد الفعل الداعمة والوزن قوتان لهما نفس الطبيعة، ووفقًا لقانون نيوتن الثالث فإنهما متساويتان ومتعاكستان في الاتجاه. الوزن هو القوة التي تؤثر على الدعم، وليس على الجسم. تعمل قوة الجاذبية على الجسم.

قد لا يكون وزن الجسم مساوياً للجاذبية. وقد يكون أكثر أو أقل، أو قد يكون الوزن صفراً. هذا الشرط يسمى انعدام الوزن. انعدام الوزن هي حالة لا يتفاعل فيها الجسم مع الدعامة، على سبيل المثال حالة الطيران: هناك جاذبية ولكن الوزن صفر!

من الممكن تحديد اتجاه التسارع إذا قمت بتحديد اتجاه القوة المحصلة

يرجى ملاحظة أن الوزن هو القوة، ويقاس بالنيوتن. كيف تجيب بشكل صحيح على السؤال: "كم وزنك"؟ نجيب على 50 كجم، ولا نسمي وزننا، بل كتلتنا! في هذا المثال، وزننا يساوي الجاذبية، أي حوالي 500 نيوتن!

الزائد- نسبة الوزن إلى الجاذبية

قوة أرشميدس

تنشأ القوة نتيجة تفاعل جسم مع سائل (غاز)، عندما يكون مغمورًا في سائل (أو غاز). هذه القوة تدفع الجسم خارج الماء (الغاز). لذلك، يتم توجيهه عموديًا إلى الأعلى (الدفعات). يتم تحديده بواسطة الصيغة:

في الهواء نهمل قوة أرخميدس.

إذا كانت قوة أرشميدس تساوي قوة الجاذبية فإن الجسم يطفو. إذا كانت قوة أرخميدس أكبر، فإنها ترتفع إلى سطح السائل، وإذا كانت أقل، فإنها تغرق.

القوى الكهربائية

هناك قوى ذات أصل كهربائي. يحدث في وجود شحنة كهربائية. هذه القوى، مثل قوة كولوم، وقوة أمبير، وقوة لورنتز، تمت مناقشتها بالتفصيل في قسم الكهرباء.

رسم تخطيطي للقوى المؤثرة على الجسم

في كثير من الأحيان يتم تصميم الجسم كنقطة مادية. لذلك، في المخططات، يتم نقل نقاط التطبيق المختلفة إلى نقطة واحدة - إلى المركز، ويتم تصوير الجسم بشكل تخطيطي كدائرة أو مستطيل.

من أجل تعيين القوى بشكل صحيح، من الضروري سرد ​​جميع الهيئات التي يتفاعل معها الجسم قيد الدراسة. حدد ماذا يحدث نتيجة التفاعل مع كل منها: الاحتكاك، أو التشوه، أو الجذب، أو ربما التنافر. تحديد نوع القوة وتحديد الاتجاه بشكل صحيح. انتباه! سوف يتزامن مقدار القوى مع عدد الأجسام التي يحدث التفاعل معها.

الشيء الرئيسي الذي يجب تذكره

1) القوى وطبيعتها.
2) اتجاه القوات.
3) أن يتمكن من التعرف على القوى الفاعلة

هناك احتكاك خارجي (جاف) وداخلي (لزج). ويحدث الاحتكاك الخارجي بين الأسطح الصلبة الملامسة، ويحدث الاحتكاك الداخلي بين طبقات السائل أو الغاز أثناء حركتها النسبية. هناك ثلاثة أنواع من الاحتكاك الخارجي: الاحتكاك الساكن، والاحتكاك المنزلق، والاحتكاك المتدحرج.

يتم تحديد الاحتكاك المتداول بواسطة الصيغة

تحدث قوة المقاومة عندما يتحرك الجسم في سائل أو غاز. ويعتمد حجم قوة المقاومة على حجم الجسم وشكله وسرعة حركته وخصائص السائل أو الغاز. عند السرعات المنخفضة، تتناسب قوة السحب مع سرعة الجسم

وفي السرعات العالية يتناسب طرديا مع مربع السرعة

دعونا نفكر في الجذب المتبادل بين الجسم والأرض. بينهما، وفقا لقانون الجاذبية، تنشأ قوة

الآن دعونا نقارن قانون الجاذبية وقوة الجاذبية

يعتمد حجم تسارع الجاذبية على كتلة الأرض ونصف قطرها! وبالتالي، من الممكن حساب التسارع الذي ستسقط عليه الأجسام على القمر أو على أي كوكب آخر، باستخدام كتلة ونصف قطر ذلك الكوكب.

المسافة من مركز الأرض إلى القطبين أقل من خط الاستواء. ولذلك، فإن تسارع الجاذبية عند خط الاستواء أقل قليلاً منه عند القطبين. وفي الوقت نفسه، تجدر الإشارة إلى أن السبب الرئيسي لاعتماد تسارع الجاذبية على خط عرض المنطقة هو حقيقة دوران الأرض حول محورها.

عندما نبتعد عن سطح الأرض، تتغير قوة الجاذبية وتسارع الجاذبية بشكل عكسي مع مربع المسافة إلى مركز الأرض.

لنضع الحجر على الغطاء الأفقي لطاولة واقفة على الأرض (الشكل 104). وبما أن تسارع الحجر بالنسبة إلى الأرض يساوي رصاصة، فوفقًا لقانون نيوتن الثاني، فإن مجموع القوى المؤثرة عليه يساوي صفرًا. وبالتالي فإن تأثير الجاذبية م · ز على الحجر يجب أن يتم تعويضه ببعض القوى الأخرى. من الواضح أنه تحت تأثير الحجر يتشوه سطح الطاولة. لذلك، تؤثر قوة مرنة على الحجر من جانب الطاولة. إذا افترضنا أن الحجر يتفاعل فقط مع الأرض وسطح الطاولة، فيجب أن توازن القوة المرنة قوة الجاذبية: F control = -m · g. تسمى هذه القوة المرنة قوة رد الفعل الارضيةويشار إليها بالحرف اللاتيني N. نظرًا لأن تسارع الجاذبية يتم توجيهه عموديًا إلى الأسفل، فإن القوة N يتم توجيهها عموديًا لأعلى - بشكل عمودي على سطح سطح الطاولة.

نظرًا لأن سطح الطاولة يؤثر على الحجر، وفقًا لقانون نيوتن الثالث، فإن الحجر يؤثر أيضًا على سطح الطاولة بقوة P = -N (الشكل 105). تسمى هذه القوة وزن.

وزن الجسم هو القوة التي يؤثر بها هذا الجسم على التعليق أو الدعامة أثناء ثباته بالنسبة إلى التعليق أو الدعامة.

ومن الواضح أنه في الحالة المدروسة فإن وزن الحجر يساوي قوة الجاذبية: P = m · g. سيكون هذا صحيحًا بالنسبة لأي جسم يرتكز على تعليق (دعم) بالنسبة للأرض (الشكل 106). من الواضح، في هذه الحالة، أن نقطة تعليق التعليق (أو الدعم) ثابتة بالنسبة للأرض.

بالنسبة لجسم يرتكز على معلق (دعامة) غير متحرك بالنسبة للأرض، فإن وزن الجسم يساوي قوة الجاذبية.

سيكون وزن الجسم أيضًا مساويًا لقوة الجاذبية المؤثرة على الجسم إذا تحرك الجسم والتعليق (الدعم) بشكل موحد في خط مستقيم بالنسبة إلى الأرض.

فإذا تحرك الجسم والمعلق (المسند) بالنسبة إلى الأرض بتسارع بحيث يبقى الجسم ساكناً بالنسبة للمعلق (المسند)، فإن وزن الجسم لن يساوي قوة الجاذبية.

لنلقي نظرة على مثال. دع جسمًا كتلته m يقع على أرضية المصعد، وتسارعه a موجه رأسيًا إلى أعلى (الشكل 107). سنفترض أن قوة الجاذبية m g وقوة رد الفعل الأرضية N فقط هي التي تؤثر على الجسم (لا يؤثر وزن الجسم على الجسم، بل على الدعامة - أرضية المصعد.) في إطار مرجعي ثابت نسبي إلى الأرض، يتحرك الجسم الموجود على أرضية المصعد بتسارع المصعد أ. وفقا لقانون نيوتن الثاني، فإن حاصل ضرب كتلة الجسم والتسارع يساوي مجموع كل القوى المؤثرة على الجسم. ولذلك: م · أ = ن - م · ز.

ولذلك، N = م · أ + م · ز = م · (ز + أ). هذا يعني أنه إذا كان للمصعد تسارع موجه عموديًا لأعلى، فإن معامل قوة رد فعل الأرضية N سيكون أكبر من معامل الجاذبية. في الواقع، قوة رد الفعل الأرضية لا يجب أن تعوض تأثير الجاذبية فحسب، بل يجب أيضًا أن تعطي الجسم تسارعًا في الاتجاه الإيجابي للمحور X.

القوة N هي القوة التي تؤثر بها أرضية المصعد على الجسم. وفقًا لقانون نيوتن الثالث، يؤثر الجسم على الأرض بقوة P، معاملها يساوي المعامل N، لكن القوة P موجهة في الاتجاه المعاكس. هذه القوة هي وزن الجسم في المصعد المتحرك. معامل هذه القوة هو P = N = m (g + a). هكذا، في المصعد الذي يتحرك بتسارع موجه لأعلى بالنسبة إلى الأرض، يكون معامل وزن الجسم أكبر من معامل الجاذبية.

وتسمى هذه الظاهرة الزائد.

على سبيل المثال، لنفترض أن تسارع المصعد a موجه عموديًا إلى الأعلى وقيمته تساوي g، أي a = g. في هذه الحالة، معامل وزن الجسم - القوة المؤثرة على أرضية المصعد - سيكون مساويًا لـ P = m (g + a) = m (g + g) = 2m g. أي أن وزن الجسم سيكون ضعف وزن المصعد الذي يكون في حالة سكون بالنسبة إلى الأرض أو يتحرك بشكل منتظم في خط مستقيم.

بالنسبة لجسم معلق (أو دعامة) يتحرك بتسارع بالنسبة إلى الأرض وموجهًا رأسيًا إلى الأعلى، يكون وزن الجسم أكبر من قوة الجاذبية.

تسمى النسبة بين وزن الجسم في المصعد الذي يتحرك بتسارع بالنسبة إلى الأرض إلى وزن الجسم نفسه في المصعد الساكن أو المتحرك بشكل منتظم في خط مستقيم عامل الحمولةأو باختصار أكثر، الزائد.

معامل الحمل الزائد (الحمل الزائد) - نسبة وزن الجسم أثناء الحمل الزائد إلى قوة الجاذبية المؤثرة على الجسم.

في الحالة المذكورة أعلاه، فإن الحمل الزائد يساوي 2. ومن الواضح أنه إذا تم توجيه تسارع المصعد إلى الأعلى وكانت قيمته تساوي a = 2g، فإن عامل التحميل الزائد سيكون مساوياً لـ 3.

تخيل الآن أن جسمًا كتلته m يقع على أرضية مصعد، ويتم توجيه تسارعه بالنسبة للأرض عموديًا نحو الأسفل (عكس المحور X). إذا كان معامل تسارع المصعد a أقل من معامل تسارع الجاذبية، فستظل قوة رد فعل أرضية المصعد موجهة لأعلى، في الاتجاه الإيجابي للمحور X، وسيكون معاملها مساويًا لـ N = m (g - a) . وبالتالي فإن معامل وزن الجسم سيكون مساوياً لـ P = N = m (g - a)، أي أنه سيكون أقل من معامل الجاذبية. وبالتالي فإن الجسم سوف يضغط على أرضية المصعد بقوة معاملها أقل من معامل الجاذبية.

هذا الشعور مألوف لأي شخص ركب مصعدًا عالي السرعة أو تأرجح على أرجوحة كبيرة. أثناء تحركك للأسفل من الأعلى، تشعر بالضغط على الدعم يتناقص. إذا كان تسارع الدعم إيجابيًا (يبدأ المصعد والأرجوحة في الارتفاع)، فسيتم الضغط عليك بقوة أكبر مقابل الدعم.

إذا كان تسارع المصعد بالنسبة إلى الأرض موجهًا نحو الأسفل ويساوي في الحجم تسارع السقوط الحر (يسقط المصعد بحرية)، فستصبح قوة رد الفعل الأرضية مساوية للصفر: N = m (g - a) = m (g - g) = 0. B في هذه الحالة، ستتوقف أرضية المصعد عن الضغط على الجسم الواقع عليها. وبالتالي، وفقًا لقانون نيوتن الثالث، لن يضغط الجسم على أرضية المصعد، مما يؤدي إلى سقوط حر مع المصعد. سوف يصبح وزن الجسم صفراً. هذا الشرط يسمى حالة انعدام الوزن.

وتسمى الحالة التي يكون فيها وزن الجسم صفرًا بانعدام الوزن.

وأخيرا، إذا أصبح تسارع المصعد نحو الأرض أكبر من تسارع الجاذبية الأرضية، فإن الجسم سوف ينضغط على سقف المصعد. وفي هذه الحالة سيتغير وزن الجسم اتجاهه. سوف تختفي حالة انعدام الوزن. يمكن التحقق من ذلك بسهولة إذا قمت بسحب الجرة للأسفل بحدة مع الكائن بداخلها، مع تغطية الجزء العلوي من الجرة براحة يدك، كما هو موضح في الشكل. 108.

نتائج

وزن الجسم هو القوة التي يؤثر بها هذا الجسم على صينية أو دعامة أثناء ثباته بالنسبة للتعليق أو الدعامة.

إن وزن الجسم في المصعد المتحرك بتسارع موجه لأعلى بالنسبة إلى الأرض له معامل أكبر من معامل الجاذبية. وتسمى هذه الظاهرة الزائد.

معامل الحمل الزائد (الحمل الزائد) - نسبة وزن الجسم أثناء الحمل الزائد إلى قوة الجاذبية المؤثرة على هذا الجسم.

إذا كان وزن الجسم صفراً، تسمى هذه الحالة انعدام الوزن.

أسئلة

1. ما هي القوة التي تسمى قوة رد الفعل الأرضي؟ ماذا يسمى وزن الجسم؟
2. ما هو وزن الجسم المطبق عليه؟
3. أعط أمثلة عندما يكون وزن الجسم: أ) يساوي الجاذبية. ب) يساوي الصفر. ج) المزيد من الجاذبية. د) جاذبية أقل.
4. ما يسمى الزائد؟
5. ما هي الحالة التي تسمى انعدام الوزن؟

تمارين

1. يقف سيرجي، طالب الصف السابع، على ميزان الحمام في غرفته. تم وضع إبرة الجهاز مقابل علامة 50 كجم. تحديد معامل وزن سيرجي. أجب عن الأسئلة الثلاثة الأخرى حول هذه القوة.
2. أوجد الحمل الزائد الذي تعرض له رائد فضاء على متن صاروخ يرتفع رأسيًا بتسارع a = 3g.
3. ما القوة التي يؤثر بها رائد فضاء كتلته m = 100 كجم على الصاروخ المشار إليه في التمرين 2؟ ماذا تسمى هذه القوة؟
4. أوجد وزن رائد فضاء كتلته m = 100 كجم في صاروخ: أ) يقف بلا حراك على منصة الإطلاق؛ ب) يرتفع بتسارع a = 4g، موجهًا رأسيًا إلى الأعلى.
5. حدد مقدار القوى المؤثرة على وزن كتلة m = 2 كجم، معلقة بلا حراك على خيط خفيف متصل بسقف الغرفة. ما هي معاملات القوة المرنة المؤثرة على جانب الخيط: أ) على الوزن؛ ب) على السقف؟ ما هو وزن الوزن؟ الاتجاهات: استخدم قوانين نيوتن للإجابة على الأسئلة.
6. أوجد وزن حمولة كتلتها m = 5 كجم معلقة على خيط من سقف مصعد عالي السرعة إذا: أ) يرتفع المصعد بشكل منتظم؛ ب) ينزل المصعد بالتساوي؛ ج) بدأ المصعد الذي يرتفع لأعلى بسرعة v = 2 م/ث في الكبح بتسارع أ = 2 م/ث 2 ; د) بدأ المصعد الذي ينزل بسرعة v = 2 م/ث في الكبح بتسارع أ = 2 م/ث 2 ; ه) بدأ المصعد في التحرك لأعلى بتسارع a = 2 م/ث 2 ; هـ) بدأ المصعد في التحرك لأسفل بتسارع أ = 2 م/ث 2.