отпр. 7 класс физика. О телах и веществах
 Скачать 0.49 Mb.
|
О телах и веществах.В этом разделе, ты узнаешь из чего состоят все окружающие нас предметы. О физике и физических явлениях. Физика – наука изучающая физические явления, которые происходят с телами, и изучающая свойства тел. Явления – изменения с телами и веществами, происходящие в нашем окружении. Явлением можно назвать дождь – природное явление, выделение газа – химическое явление, а электричество, свет, теплоту, движение тела – физическими явлениями. Физические явления – изменения и превращения с телами или веществами, при котором не меняется состав, и проявляются их свойства. Физические явления делятся на некоторые группы: Механические – связанные с взаимодействием тел, их движением. Тепловые – связанные с нагреванием или охлаждением тел. Электрические – связанные с электричеством и током. Магнитные – изучающие свойства магнитов Электромагнитные – совмещающие как электричество, так и магниты. Такой раздел физики называется электричество и магнетизм. Световые – изучающие свет, его проявления и оптические законы. Звуковые- самый громкий раздел физики, который изучает звуки. Этот раздел называется динамика. Так из механики, термодинамики, электричества и магнетизма, а также оптики, и динамики складывается картина физики Вещество - то из чего состоят тела. Материя – всё, что создал и не создал человек во вселенной. В материю входят как тела, так и вещества, растения, небесные тела, животные, и люди в общем смысле. Материя, это сугубо нарисованный круг, в котором можно найти как вещества, так и тела.  Наблюдение – способ изучения тел, веществ, для обнаружения новых свойств. Опыт(Эксперимент) – Обнаружение новых свойств тела или вещества в специально поставленной для него атмосфере. Молекула – мельчайшая частица вещества. Любое тело состоит из Вещества. А любое вещество состоит из молекул. Так молекула состоит из атомов, самых мельчайших частиц. Но, почему в определении мельчайшие частицы – молекулы, а не атомы. Потому, что в физике очень удобно изучать вместе с телами свойство молекул. Ну а атомами занимается отдельно атомная и ядерная физика. А молекулами по отдельности – молекулярная физика и химия.  Диффузия – явление, при котором молекулы одного вещества, взаимно проникают молекулами другого вещества. Явление диффузии можно отлично просмотреть на заваривании чая. Попробуйте заварить чай в холодной воде. У вас ничего не получится, так как диффузия в жидкостях проникает лучше при высокой температуре. Молекулы чая будут очень медленно проникать в молекулы воды. А при высокой температуре процесс ускориться, и мы получим ароматный чай. Диффузия является одним из доказательств существования молекул и атомов. Другим же доказательством может послужить Броуновское движение. Роберт Броун, Будучи Ботаником наблюдав в 1827 году под микроскопом взвешенные в воде споры полуна. Он заметил, что частицы постоянно двигались. Похожий опыт можно провести, кинув в воду золу. Будет видно Броуновское движение, движение частиц. Твердое тело – тело, молекулы которого, образуют кристаллическую решётку, то есть находятся плотно между собой. Жидкое тело – тело, которое обладает текучестью, и молекулы которого находятся на дальних расстояниях. Газообразное тело – тело, молекулы которого находятся на дальних расстояниях и постоянно сталкиваются друг с другом. Более детальные свойства агрегатных состояний, а также конкретные примеры, описаны в таблице:
Взаимодействия тел.В этом разделе ты узнаешь о механическом движении. С помощью чего можно отличить одно тело от другого. А также, какие силы существуют. Механическое движение – положение с течением времени тела относительно других тел.  Путь –длина траектории, по которой движется тело, в течении времени. Равномерное движение – вид механического движения, при котором тело проходит равные пути, за равные промежутки времени. Неравномерное движение – Вид механической энергии, при котором тело проходит равные пути, за неравные промежутки времени. Скорость – физическая величина,равная отношениюпути, пройденным телом ко времени, за которое тело прошло путь. Формула скорости при равномерном движении:  Из формулы скорости можно определить формулы пути и времени:   Скорость является векторной величиной. Такие величины имеют не только значение, но и направление. Так как скорость описывает движение тела, а тело может двигаться и влево, и вправо. То, скорость имеет направление, из чего следует, что она векторная величина:   Средняя скорость – физическая величина, равная отношению всего пути движения, ко всему времени, за которое тело прошло этот путь.  Среднюю скорость используют для неравномерного движения. Так как при неравномерном движении отрезки пути разные, то их нужно сложить. Так же и со временем. В первой формуле более строгая формулировка пути, как общего пути, и времени, как к изменению (  (дельта) – в физике обозначает изменение физической величины). Инерция – сохранение скорости тела без отсутствия воздействия на него других тел. Её можно пронаблюдать на простом опыте. Положи на стакан бумажку, а на бумажку монетку, резко выдерни бумажку. Монетка упала в стакан, что свидетельствует инерция. Монетка сохранила свое направление и скорость, так как мы её не помогали, а просто убрали препятствие. Масса – физическая величина, являющаяся мерой инертности тел.  В предыдущем опыте, мы рассматривали инерцию, на примере монетки. Она лёгкая, поэтому инерция обладала отличной инертностью. Но представим, если бы монетка была тяжелее, то её инертность была бы гораздо хуже. Поэтому масса, является мерой инертности. Масса измеряется в килограммах. А также в тоннах, граммах, и миллиграммах. Плотность – физическая величина, которая равна отношению массы тела к его объёму.    Посмотрим на три кубика. У них одинаковые рёбра, следовательно, равные объёмы и площади. Если мы их взвесим, то получим разный результат. Их масса будет отличаться. Так взвесив кубик железа, объём которого 1 см3. Мы увидим его массу – 7,8 г. Взяв такой же по объёму кубик меди, получим– 8,9 г, а у воды 1 г. Но почему? Дело в веществе. А именно в плотности. Плотность даёт определить, какое вещество перед нами. Оно равно отношению массы к объёму тела.  ; Теперь сможем создать формулы, для вычисления массы и объёма:   И что теперь, постоянно высчитывать плотность, чтобы находить массу и объём? Нет, учёные уже давно посчитали, а мы занесли данные в таблицу:
Деформация – любое изменение формы или размеров тела Наблюдать деформация можно на простом опыте. Взять две одинаковой по высоте стопки книг, и поставить их на расстоянии друг от друга. Положить между ними железную линейку. А на линейку небольшой предмет, тогда линейка согнётся. Линейка изменила свою форму. Значит деформировалось. Но, что повлияло на деформацию линейки? Небольшой предмет, который мы на неё положили. Линейка и предмет взаимодействуют между собой. В тот момент на линейку действовала сила со стороны предмета. Сила – физическая величина, являющаяся мерой взаимодействия тел. Сила, как и скорость является векторной величиной, так как она имеет направление. Мы можем прикладывать силу, как в одну, так и в другую сторону.  С  ила тяжести – разновидность силы, которая вызвана тяготением всех тел к Земле. Все знают Легенду открытия Закона всемирного Тяготения. Легенда гласит, что Исаак Ньютон, сидел под яблоней. Ему упало на голову яблоко, и он обосновал закон всемирного тяготения. На самом деле яблоко ему на голову не падало, но Закон тяготения он открыл. Дело в том, что Земля притягивает всё, что на ней на ней находиться. Закон звучит так: Притяжением всех тел к друг другу называется всемирным тяготением. Следуя этому закону, мы можем сказать, что притяжение тем больше, чем масса тела. А также меньше, чем больше их расстояние. Теперь можно сказать более конкретное определение силы тяжести: Сила тяжести– физическая величина, прямо пропорциональная массе тела и ускорению свободного падения.  Что такое ускорение свободного падения, это константа (величина, которая постоянно равна), равная 9,8  , но для решения задач можно использовать 10 . С  ила упругости – сила, которая возникает с телом, когда оно деформируется, и стремящаяся вернуть тело в свободное положение. Рассмотрим такой пример, на пружину подвесили груз. На пружину действует сила тяжести, и она растягивается. То есть деформируется. Но кроме силы тяжести действует и сила упругости. Она возникла тогда, когда груз опустили и пружина растянулась.   – Жёсткость (коэффициент пропорциональности) Роберт Гук, провел похожий опыт. Он взял резиновый шнур, и обозначил его длину как l0. Потом подвесил груз. И пружина деформировалось, удлинилась. Эту длину он обозначил, как l1. И ему осталось вычислить удлинение пружины, вычел из последней длины начальную. Данным опытом он создал закон Гука, который свидетельствует нам, что удлинение влияет на силу упругости. Сила трения – сила, возникающая взаимодействием тел, препятствующее относительному движению тел. Всего есть три вида трения: покоя, скольжения, качения.   Трение покоя – трение, возникающее, когда оба тела покоятся. Трение скольжения – трение, возникающее, когда одно тело скользит по-другому. Трение качения – трение, возникающее, когда одно тело катиться по-другому. П  роведём эксперимент, возьмём большую книгу, привяжем к ней резинку. Сейчас тело не двигается, то есть, преобладает трение покоя. Если мы потянем за резинку, тело придёт в механическое движение, и начнёт скользить по столу, следовательно, преобладает трение скольжения. А теперь, под книгу положим две ручки или карандаша, книга катиться, как машина, теперь видим трение качения. Трение никогда не исчезает, оно существует во всех трёх видах.Вес тела – сила, с которой тело давит на опору, или действует на подвес, вследствие притяжения к земле. Мы часто задаём вопрос, сколько ты весишь? И порой отвечаем неправильно. Говорим, 63 килограмма. Но если вы спросите у физика, то он вам ответит 630 Ньютонов. И у нас возникает несколько вопросов. Почему такая большая цифра, и почему в Ньютонах, а не в килограммах. Дело в том, что, когда мы говорим про вес нашего тела, мы на самом деле, с точки зрения физики, говорим про массу. А вес, это величина, которая говорит, с какой силой мы действуем (давим) на землю. Но, как же вычислить вес. Всё очень просто. Если тело неподвижно или движется прямолинейно, то вес будет равен силе тяжести. А вот если подвижно… (об этом узнаешь в 9 классе)  Равнодействующая – сила, которая производит такое же действие, как одновременно несколько действующих сил. П  редставим себе такую ситуацию. Лежит груз, и два человека несут этот груз в одну сторону. Как узнать, какое усилие они прилагают, чтобы сдвинуть этот груз с места. Так как они несут груз в одну сторону, то логично, что обе силы нужно сложить. Т  еперь перестроим ситуацию. Пусть, оба человека тащат груз в разные стороны. Очевидно, что сила, которая будет больше, выиграет. Но не будем забывать про вторую силу, она тоже играет роль, поэтому силы вычитаются. А что будет если силы будут равны. Если они будут приложены в одну сторону, то тогда Равнодействующая будет равна этим силам.  Ну, а если в разные стороны, то тогда будет равна нулю.  О давлении в агрегатных состояниях.В этом разделе ты узнаешь, что такое давление. Чем схожи жидкости с газами. Узнаешь о законе Архимеда и законе Паскаля. И как измеряется атмосферное давление. Давление – физическая величина, равная отношению действующей силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности.  Поставив на любую поверхность любое тело, будет действовать давление. Так как на тело действует вес (сила тяжести), эта сила будет давить на поверхность, в зоне площади тела. Такое явление и называется давлением.  Из формулы давления, запишем формулы силы и площади.   Давление, может не только быть в твердых телах, но и в жидкостях, и в газах. Тогда, давление действует на дно и стенки сосуда, куда налита жидкость или помещён газ. Но как действует давление в сосуде? Оно действует одинаково или по-разному? Обратимся к Закону Паскаля. Закон Паскаля:
  В жидкостях давление мы не можем описать одной стрелкой. Оно разбито на несколько маленьких частичек, которые действуют на дно и стенки сосуда. Так же и в газах. Если мы нальём в пакет жидкость и проткнём две дырки, на одинаковой высоте, то увидим, что из них вода выливается одинаково и одновременно, следовательно, давление действует одинаково. Следовательно, существует ещё один вид давления, который работает в жидкостях и газах. Такое давление называется гидростатическим. Г  идростатическое давление – давление, которое действует в жидкостях и в газах, прямо пропорциональное высоте, плотности жидкости или газа, а также ускорению свободного падения. Более краткое описание давлений в агрегатных состояниях описано в таблице:
В  сообщающихся сосудах любой формы и сечения, жидкости устанавливаться на одном уровне.При равенстве давлений, высота жидкости с большей плотностью меньше, чем высота жидкости с меньшей плотностью. Что такое воздух? Я немного подскажу, это смесь газов. Значит у воздуха есть своё давление? Давайте разберёмся. У нашей атмосферы есть воздушные слои. На них действует сила тяжести. Масса воздуха, при 0 0С, равна 1,29 кг. Теперь подсчитаем, какой вес воздуха.  С силой 13 Н, верхние слои сдавливают нижние слои. Так, слой, который прилегает к земле, сжат больше всего. В результате, все тела, находящиеся под этим слоем, испытывают давление атмосферы, атмосферное давление. Д  авайте проведём такой опыт, возьмём стакан и заполним его доверху водой, положим на стакан листок, прижмём листок рукой, перевернём стакан и опустим руку. Что видим? Листок держится. Но почему? Мы уже знаем про атмосферное давление и давление жидкости. Атмосферное давление больше давления жидкости, и поэтому действует на листочек снаружи больше, чем давление жидкости. Р  ассмотрим такой опыт.На пружину подвесили груз. Закрепили стрелку. Отметили начальное положение стрелки. Груз опустили в сосуд с водой. Стрелка поднялась, а значит какая-то сила, выталкивает груз из воды. Такая сила существует. Она называется выталкивающей силой. А как найти значение этой силы, и от чего она зависит? Давайте обратимся к закону Архимеда. Закон Архимеда:
Сила, которая выталкивает тело, называется Архимедова Сила. Она равна выталкивающей силе. От чего она зависит? Из закона Архимеда, увидим, что Сила Архимеда, равна весу жидкости в объёме этого тела. Выразим вес жидкости, как плотность жидкости. Тогда получим.  С помощью силы Архимеда мы можем судить о плаванье тел. Почему, например, если мы купаемся в речке, то мы не можем в ней нормально плавать и тонем, а на море спокойно лежим. Обратимся к закону Архимеда. Когда мы плаваем, то на нас действует выталкивающая сила. Она равна плотности жидкости и нашего объёма. Объём наш не меняется, а вот плотность жидкости, да. В море вода солёная, следовательно, плотность больше. А если плотность больше, то и больше сила Архимеда. Сила тяжести уступает в этом случае, поэтому мы всплываем. Проведём похожий опыт. Возьмём два стакана. В один нальём обычной воды, в другой намешаем соли. Теперь опустим в два стакана два сырых яйца. Где обычная, яйцо утонет. А там, где солёная всплывёт. Мы уже знаем, что во втором случае архимедова сила больше, и поэтому тело всплыло. А в первом случае, тело утонуло, так как сила тяжести была больше. Из этого можно сделать выводы: Если сила тяжести больше силы Архимеда, то тело тонет. Если сила тяжести меньше силы Архимеда, то тело всплывает. Если сила тяжести равна силе Архимеда, то тело плавает. Законом Архимеда и Законом плаванья тел, которые оба изобрёл Архимед мы пользуемся по сей день. Так плавают корабли и летают воздушные шары.  Про работу, мощность, и энергию.В этом разделе ты узнаешь, что такое энергия и про её существование. Зачем нужны простые механизмы, и как они нам помогают. Механическая работа – явление, происходящая с телом, когда на него действует сила, и под её действием движется.  Смотря на определение механической работы, мы можем выдвинуть два условия совершения работы: Движение тела и прикладываемая сила. Если не работают два этих условия, то механическая работа не совершенна. Исходя, из этих двух условий можно выразить движение тела, как путь. Тогда получим: Механическая работа – физическая величина, прямо пропорциональная прикладываемой силе, и прямо пропорциональная пройденному пути.  Получим формулы пути и силы:   Так же существует и отрицательная работа. Она совершается, когда тело движется в одну сторону, а сила направленна в другую тогда формула выглядит следующим образом. Такое может случаться, если совершается сила трения.  Если же сила перпендикулярно движению тела, то механическая работа равна нулю.   Мощность – быстрота выполнения механической работы.    Простые механизмы – приспособления, для преобразования силы.
Рычаг – твердое тело, способное вращаться вокруг неподвижной оси  Существует два вида рычага: рычаг первого рода и рычаг второго рода. Чтобы разобраться, изучим части рычага. В любом рычаге мы можем увидеть его действующие две силы, а также плечи этих сил. На рисунке плечи сил – l1 и l2. Точка опоры обозначается – О. Плечо силы – краткое расстояние от точки опоры до точки приложения силы. Чем же отличаются рычаги первого рода и второго? В рычаге первого рода силы располагаются по разные стороны от точки опоры. В рычаге второго рода обе силы располагаются на одной стороне от точки опоры. Но когда рычаг уравновешен? Если силы, действующие на рычаг обратно пропорциональны плечам этих сил. Математически записать можно так.  Такое выражение называется условием равновесия рычага. Момент силы – физическая величина, равная произведению модуля силы на плечо силы, относительно этой силы.   Посмотрев, на закон равновесия рычага, мы можем вывести следующее.   Получив данное выражение можно выдвинуть закон моментов. Рычаг находиться в равновесии, если сумма моментов сил, вращающей его по часовой стрелке, равна сумме моментов сил, вращающей его против часовой стрелки. Н  еподвижный блок – разновидность блока, у которого ось вращения не опускается и не поднимается. Найдём, какой выигрыш в силе даёт блок. Вес груза, обозначим как  , а силу, с которой мы действуем на блок -  . Раскрою секрет, но перед этим, ответьте на вопрос, чем является жёлоб блока – радиусом. Значит, плечи сил — это радиусы, которые равны друг другу. Обозначим, как r.Воспользуемся правилу моментов.   П  олучив, что силы равны, можем сделать вывод, что неподвижный блок не даёт выигрыша в силе.Подвижный блок – разновидность блока, у которого ось опускается и поднимается вместе с грузом. Воспользуемся похожим алгоритмом, чтобы найти выигрыш в силе в подвижном блоке. В подвижном блоке ось вращения находиться в том месте, где происходит движение веревки. Получим, что первое плечо – r, второе 2r. Так как это расстояние от второго плеча до первого, и от первого до оси вращения.    Найдём выигрыш в силе: F=  (в два раза)Золотое правило механики Во сколько раз выигрываем в силе, во столько же раз проигрываем в расстоянии. Рассмотрим рычаг, у которого одно плечо длиннее другого. Для короткого плеча потребуется большая сила, а для длинного меньшая. Так, мы выигрываем в силе, относительно первого плеча. Но следуя золотому правилу механики, мы должны проиграть в пути. Так и есть, плечо с большей силой всегда проходит маленькое расстояние.  Математически можно записать так:  Коэффициент полезного действия (КПД) – отношение полезной работы к затраченной. При использовании простых механизмов есть недочёты. Так из-за силы трения, веса рычага, а также веса блока, мы обязаны приложить большую силу, чтобы простой механизм работал, однако простой механизм совершает более меньшую работу. Полезная работа – работа, выполняемая самим механизмом Затраченная работа – работа по приведению простого механизма в действие.  Энергия – физическая величина, показывающая, какую работу совершило тело, или несколько тел.
Казалось бы, может энергия исчезнуть. Нет! Так как она не исчезает, а переходит из одного вида в другой. Шар подняли над землёй. Он обладает потенциальной энергией. Если мы его отпустим, то его потенциальная энергия будет пропадать, но появиться кинетическая. И когда он упадёт, то его потенциальная энергия снова появиться, а кинетическая превратиться в нуль! Многие физики, думали над энергией и её существованием. Оказывается, ещё с самого большого взрыва энергия начала существовать и без неё мы бы не могли находиться на земле. Да нас бы и не было. И уже сейчас мы знаем закон сохранения энергии.
Кроме механической энергии есть ещё и световая, тепловая, и другие виды энергии. Без неё, не совершалась бы любая работа. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
