Физическая величина

Исаак Ньютон, выдающийся ученый, оставил после себя три закона движения, которые до сих пор служат основой для понимания механики всех физических объектов. Эти законы являются краеугольным камнем классической механики, также известной как механика Ньютона.

Первый закон Ньютона

• Согласно первому закону, любой объект будет оставаться в покое или двигаться равномерно и прямолинейно до тех пор, пока на него не подействует внешняя сила. Это объясняет, почему чтобы изменить движение предмета (например, остановить катящийся мяч или сдвинуть книгу с места), необходимо приложить усилие.

Второй закон Ньютона

• Второй закон утверждает, что сила, действующая на объект, равна массе этого объекта, умноженной на его ускорение. Это означает, что чем больше масса объекта, тем больше силы потребуется для его ускорения. Этот закон помогает понять, как именно скорость объекта изменяется под действием внешних сил.

Третий закон Ньютона

• Третий закон гласит, что силы всегда действуют парами: на каждое действие всегда найдется равное ему по величине и противоположное по направлению противодействие. Это означает, что если один объект воздействует силой на другой, второй объект оказывает равное сопротивление. Примером может служить отталкивание от земли при прыжке: мы толкаем землю вниз, а она, в свою очередь, толкает нас вверх с равной силой.

Эти три закона Ньютона лежат в основе понимания движения объектов в нашем мире и помогают нам предсказывать результаты взаимодействия различных тел. Они находят применение во многих областях, от инженерии и астрономии до повседневной жизни, делая их неотъемлемой частью научного знания человечества.

В мире классической механики существует несколько основных видов сил, которые управляют движением объектов вокруг нас. Все они подчиняются трём законам движения, открытым Исааком Ньютоном.

Гравитационная сила — это то, что притягивает любые два объекта с массой друг к другу. Благодаря этой силе мы ходим по земле, а не парим в воздухе. Она действует от всего, что нас окружает, но из-за малости массы эффект зачастую незаметен.

Нормальная сила является ответной реакцией на гравитационную силу и яркий пример третьего закона Ньютона. Когда вы стоите, вы оказываете давление на пол, равное силе тяжести, действующей на вас, и пол отвечает вам равной силой обратного действия.

Сила трения возникает, когда два объекта движутся друг относительно друга и препятствует этому движению. Она зависит от силы, с которой объекты прижимаются друг к другу. Зимой на ледяные поверхности посыпают песок, чтобы увеличить трение и избежать скольжения.

Сила натяжения проявляется в объектах типа верёвок, цепей, пружин при их растяжении или сжатии. Например, когда вы гуляете с собакой, и она тянет вас вперёд, в поводке возникает натяжение.

Центробежная сила действует на объекты, вращающиеся вокруг центра. Когда вы крутитесь на карусели, именно центробежная сила создаёт ощущение, что вас «выталкивает» наружу.

Давление — это сила, действующая на определённую площадь поверхности. Если надуть шарик, частицы воздуха внутри будут оказывать давление на его стенки. Давление распределяется равномерно, благодаря чему шарик равномерно расширяется.

Эти силы играют ключевую роль в нашем понимании физического мира и помогают объяснить множество явлений, с которыми мы сталкиваемся каждый день. Знание о силах и их взаимодействии даёт нам возможность лучше понять и предсказывать поведение объектов в различных условиях.

Давайте рассмотрим несколько задач, чтобы вас ничто не смогло застать врасплох на уроках физики.

1. Нахождение силы ускорения и торможения:

Рассмотрим гепарда массой 50 кг, который разгоняется с места до 50 км/ч за 3 секунды. Затем он начинает постепенно замедляться и останавливается через 8 секунд.

Сила ускорения:

Сначала найдем ускорение:

50 км/ч равно 13.89 м/с (мы перевели это значение с помощью конвертера скоростей).

Ускорение равно изменению скорости за время:

a = \frac{13.89 \, \text{м/с} — 0}{3 \, \text{с}} = 4.63 \, \text{м/с}^2a=3с13.89м/с−0​=4.63м/с2

Теперь рассчитаем силу ускорения:

F_a = m \cdot a = 50 \, \text{кг} \cdot 4.63 \, \text{м/с}^2 = 231.5 \, \text{Н}Fa​=m⋅a=50кг⋅4.63м/с2=231.5Н

Сила торможения:

a = \frac{0 — 13.89 \, \text{м/с}}{8 \, \text{с}} = -1.74 \, \text{м/с}^2a=8с0−13.89м/с​=−1.74м/с2

F_r = 50 \, \text{кг} \cdot (-1.74) \, \text{м/с}^2 = -87 \, \text{Н}Fr​=50кг⋅(−1.74)м/с2=−87Н

Сила торможения отрицательна, поскольку она направлена в противоположную сторону силе ускорения.

2. Какая сила необходима для ускорения объекта (m = 2 кг) на 8 м/с^2? И как изменится сила, если масса объекта увеличится в три раза?

F_1 = 2 \, \text{кг} \cdot 8 \, \text{м/с}^2 = 16 \, \text{Н}F1​=2кг⋅8м/с2=16Н

F_2 = 3 \cdot 2 \, \text{кг} \cdot 8 \, \text{м/с}^2 = 48 \, \text{Н}F2​=3⋅2кг⋅8м/с2=48Н

Если масса объекта увеличится в три раза, необходимая сила ускорения также увеличится в три раза.

Эти простые примеры помогают понять, как силы влияют на движение объектов, и демонстрируют основные принципы динамики в доступной и понятной форме.

Этот вопрос часто возникает в физике, и ответить на него проще, чем кажется на первый взгляд. Вам всего лишь нужно выполнить несколько простых шагов:

1. Разделите величину силы на массу объекта. Это основной шаг, который позволит вам найти ускорение. Формула кажется простой: a = \frac{F}{m}a=mF​, где $a$ – ускорение, $F$ – сила, действующая на объект, а $m$ – масса объекта.

2. Используйте базовые единицы измерения СИ. Для того чтобы ваш расчет был корректным, важно использовать единицы измерения, принятые в международной системе (СИ). Для силы это Ньютоны (Н), а для массы — килограммы (кг). Это гарантирует, что ваш результат будет выражен в метрах в секунду в квадрате (м/с²), что является стандартной единицей измерения ускорения.

3. Получите результат ускорения в метрах на секунду в квадрате. После выполнения расчетов вы узнаете, с какой скоростью изменяется скорость объекта за каждую секунду, что и является его ускорением.

Эти простые шаги помогут вам легко находить ускорение объекта, зная силу, действующую на него, и его массу. Таким образом, вы сможете лучше понимать динамику движения объектов вокруг вас.

В мире физики понятия массы и веса отличаются друг от друга. Масса — это характеристика объекта, которая показывает, насколько трудно изменить его движение или состояние покоя. Вес же — это сила, с которой гравитация действует на массу. На Земле, если ваша масса составляет 70 килограммов, то ваш вес будет примерно 700 Ньютонов (точнее, 686.5 Ньютонов).

Это различие между массой и весом важно для понимания того, как объекты взаимодействуют с гравитационным полем Земли или других небесных тел. В то время как масса объекта остается неизменной независимо от его местоположения, вес может изменяться в зависимости от силы гравитации. Так, например, на Луне ваш вес будет значительно меньше, чем на Земле, поскольку гравитационное притяжение Луны слабее.

Да, сила является векторной величиной. Это означает, что для её описания необходимы два параметра: величина и направление. В отличие от скалярных величин, таких как масса или длина, которые определяются только своей величиной, сила требует учета обоих аспектов. Когда на объект действуют две разные силы, их нельзя просто сложить, как числа, поскольку важно учитывать и направление каждой из них. Чтобы понять общее воздействие на объект, необходимо найти результирующую силу, то есть векторную сумму всех действующих сил.

Формула силы основана на втором законе движения Ньютона и гласит: сила, действующая на объект, равна произведению массы этого объекта на его ускорение. В формуле это выглядит как $F=m\times a$.

Для расчетов по этой формуле используются единицы измерения международной системы СИ: сила измеряется в Ньютонах, масса — в килограммах, а ускорение — в метрах на секунду в квадрате. Это позволяет точно определить, какая сила необходима для изменения скорости объекта в зависимости от его массы и желаемого ускорения.

Когда две силы действуют в одном направлении, они складываются, образуя результирующую силу, равную сумме этих сил.

Сила и движение тесно связаны между собой. Сила — это любое воздействие, которое может изменить движение объекта, если ему ничего не противодействует. Без внешней силы объект в движении продолжит двигаться с неизменной скоростью и в том же направлении, а неподвижный объект останется на месте. Однако, если на объект действует некая внешняя сила, не уравновешенная другими силами, его движение изменится: может измениться скорость и/или направление движения.

Взаимосвязь между силой и движением определяется законами движения Ньютона.

В физике существует несколько видов сил, которые можно разделить на две большие группы:

1. Силы контактного взаимодействия – это те силы, действие которых возможно только при непосредственном контакте объектов. К ним относятся:

   • Нормальная сила – сила, с которой поверхность поддерживает объект, не позволяя ему провалиться.
   • Приложенная сила – сила, действующая на объект со стороны другого объекта или человека.
   • Сила трения – сила, препятствующая скольжению двух поверхностей друг относительно друга.
   • Сила натяжения – сила, действующая вдоль веревки, троса, когда на них действуют силы растяжения.
   • Сила сопротивления воздуха – сила, препятствующая движению объекта через воздух.

2. Силы дальнодействия (или силы неконтактного взаимодействия) – это силы, которые могут оказывать воздействие на объекты на расстоянии, без непосредственного контакта:

   • Гравитационная сила – притяжение между всеми объектами, имеющими массу.
   • Электрическая сила – взаимодействие между заряженными частицами.
   • Магнитная сила – воздействие магнитных полей на объекты.

Каждый из этих видов сил играет свою роль в физических процессах и явлениях, которые мы наблюдаем в повседневной жизни и научных экспериментах.

Ускорение не является силой. Ускорение — это изменение скорости объекта за определённое время. Как и сила, ускорение является векторной величиной, то есть имеет как величину, так и направление. Согласно второму закону движения Ньютона, ускорение пропорционально действующей силе: $F=m\times a$. Направление ускорения объекта определяется направлением результирующей силы, действующей на этот объект.

Результирующая сила может быть как положительной, так и отрицательной. Результирующая сила представляет собой сумму всех сил, действующих на объект, учитывая их направление. Хотя сами по себе силы имеют только положительную величину, для упрощения расчетов сил, направленных в противоположные стороны, принято присваивать разные знаки. Обычно силы, направленные вправо, считаются положительными, а направленные влево — отрицательными. Таким образом, если на объект действуют две противоположно направленные силы и результирующая сила направлена влево, можно сказать, что результирующая сила отрицательна.

Разница между уравновешенными и неуравновешенными силами заключается в их влиянии на движение объекта. Уравновешенные силы имеют одинаковую величину, но действуют в противоположных направлениях. Они нейтрализуют друг друга, в результате чего не вызывают изменения скорости или направления движения объекта. Примером уравновешенных сил может служить сила тяжести, действующая на объект, лежащий на горизонтальной поверхности, и нормальная сила этой поверхности, направленная вверх.

Неуравновешенные силы, напротив, имеют разную величину и поэтому изменяют движение объекта. Когда на объект действует неуравновешенная сила, это влияет на его скорость и направление. Например, падение предмета обусловлено действием гравитации, которой противодействует сила сопротивления воздуха. Однако, если объект слишком тяжел, сопротивление воздуха не способно полностью уравновесить гравитацию.

Обозначения, единицы измерения, международные символы и формулы — идеальный ресурс для студентов, инженеров и научных работников для быстрого доступа к основам физики.

Откройте для себя полный список фундаментальных физических постоянных, необходимых каждому ученому, студенту и энтузиасту науки.

Наша исчерпывающая таблица представляет наиболее значимые константы, включая ускорение свободного падения (g), скорость света в вакууме (c), гравитационную постоянную (G), элементарный заряд (e) и многие другие. Точные значения, включая массу покоя нейтрона (m_n), протона (m_p), электрона (m_0), постоянные Авогадро (N_A), Больцмана (k), Планка (h), и дополнительные ключевые величины, такие как абсолютный ноль температуры и стандартное атмосферное давление, тщательно собраны в удобной для восприятия таблице.

Эта таблица является идеальным ресурсом для быстрого справочника и обеспечивает надежные данные для исследований и образовательных проектов. Сохраните ее для своих научных исследований, лабораторных работ, учебных материалов и теоретических расчетов, чтобы всегда иметь под рукой необходимую информацию о фундаментальных физических постоянных.

Эти формулы помогают устанавливать связь между различными физическими величинами в химии и физике, включая массу, объем и количество вещества, а также используемые для их измерения единицы.

Эта подробная таблица взаимосвязей между ключевыми физическими величинами является неотъемлемым ресурсом для студентов и профессионалов в области физики и химии. В ней представлены формулы и единицы измерения для молярной массы, массы вещества, количества вещества, объема газов, молярного объема, плотности и относительной плотности газов. Этот удобный справочник поможет вам легко переключаться между различными единицами измерения и понимать основные физические свойства веществ. Пользуйтесь этой таблицей для учебы, лабораторных работ или при решении задач, требующих точных физических расчетов. Здесь вы найдете всё необходимое для изучения молярных и массовых соотношений, идеально подходящее для студентов, преподавателей и исследователей.