сообщение по физике. Применение сил в природе и технике
 Скачать 28.52 Kb.
|
|
МИНОБРНАУКИ РОССИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Вологодский государственный университет" (ВоГУ) Университетский колледж Сообщение по дисциплине:______Физика______________________________________________________ __________________________________________________________________________________ на тему:____«Применение сил в природе и технике»_____________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ студента(ки)____Лесняк Анастасии ПНК-11 ____________________________________________ Преподаватель________________________________________ Оценка______________"____"_____________________2022_г. Сила трения Рассмотрим применение силы трения в природе и технике. В частности, на ее основе создаются роликовые и шариковые подшипники. Внутреннее кольцо его одевают на вал механизма, наружное фиксируют в корпусе станка либо транспортного средства. После того как вал начнет вращаться, он не будет скользить, а станет катиться на роликах либо шариках между кольцами самого подшипника. Такое инженерное решение понижает изнашиваемость деталей, увеличивает их эксплуатационный срок службы. Чтобы уменьшить трение, площадь поверхности соприкасающихся тел уменьшают, используют шлифовку (делают ее гладкой). Фигуристы, затачивая коньки, уменьшают площадь соприкосновения со льдом, что позволяет им с легкостью выполнять сложные элементы во время произвольной или обязательной программы. Для повышения гладкости льда, на него выезжает специальная машина (каток), после завершения ее работы покрытие становится безупречным. Уменьшение трения необходимо и в быту. В частности, снижают силу трения для выполнения различных операций, натачивая бытовые режущие (колющие) предметы: иглы, ножницы, ножи. Трение скольжения в технике не допускает износа механизмов, позволяет колесам и шарикам проскальзывать без перегревания. Среди примеров положительного влияния большой силы трения в технике можно отметить: передвижение на снегоходах по льду и снегу; торможение колес передвигающегося транспорта; использование гусениц для увеличения площади сцепления; большие протекторы автомобильных шин. Сложно представить себе существование живых существ в экосистеме без силы трения. Например, лапки насекомых имеют шероховатую поверхность, чтобы ползти по поверхностям разных типов. С помощью волосатых усиков ползучие растения передвигаются, а гладкая чешуя позволяет рыбам снижать трение о воду. Слон на протяжении всего периода своего существования, растения и животные научились использовать трение для своей пользы. Сила тяжести Значение силы тяжести в природе. Сила тяжести играет важную роль в процессах эволюции звёзд. Для звёзд, находящихся на этапе главной последовательности своей эволюции, сила тяжести является одним из важных факторов, обеспечивающих условия, необходимые для термоядерного синтеза. На заключительных этапах эволюции звёзд, в процессе их коллапса, благодаря силе тяжести, не скомпенсированной силами внутреннего давления, звёзды превращаются в нейтронные звёзды или чёрные дыры. Сила тяжести очень важна для формирования структуры внутреннего строения Земли и других планет и тектонической эволюции её поверхности. Чем больше сила тяжести, тем большая масса метеоритного материала выпадает на единицу её поверхности. За время существования Земли её масса существенно увеличилась благодаря силе тяжести: ежегодно на Землю оседает 30-40 млн. тонн метеоритного вещества, в основном в виде пыли, что значительно превышает рассеяние лёгких компонентов верхней атмосферы Земли в космосе. Без потенциальной энергии силы тяжести, непрерывно переходящей в кинетическую, круговорот вещества и энергии на Земле был бы невозможен Сила тяжести играет очень важную роль для жизни на Земле. Только благодаря ей у Земли есть атмосфера. Вследствие силы тяжести, действующей на воздух, существует атмосферное давление. У всех живых организмов с нервной системой есть рецепторы, определяющие величину и направление силы тяжести и служащие для ориентировки в пространстве. У позвоночных организмов, в том числе человека, величину и направление силы тяжести определяет вестибулярный аппарат. Наличие силы тяжести привело к возникновению у всех многоклеточных наземных организмов прочных скелетов, необходимых для её преодоления. У водных живых организмов силу тяжести уравновешивает гидростатическая сила. Роль силы тяжести в процессах жизнедеятельности организмов изучает гравитационная биология. Сила тяжести в технике. Сила тяжести и принцип эквивалентности инертной и гравитационной массы используются для определения масс предметов путём их взвешивания на весах. Сила тяжести используется при отстойной сепарации газовых и жидких смесей, в некоторых типах часов, в отвесах и противовесах, машине Атвуда, машине Обербека и жидкостных барометрах. Сила тяжести используется на железнодорожном транспорте для скатывания вагонов с уклона на сортировочных горках. Точные измерения силы тяжести и её градиента (гравиметрия) используются при исследовании внутреннего строения Земли и при гравиразведке различных полезных ископаемых. Сила тяготения Силы всемирного тяготения в природе. Многие явления в природе объясняются действием сил всемирного тяготения. Движение планет в Солнечной системе, движение искусственных спутников Земли, траектории полета баллистических ракет, движение тел вблизи поверхности Земли – все эти явления находят объяснение на основе закона всемирного тяготения и законов динамики. Закон всемирного тяготения объясняет механическое устройство Солнечной системы и законы Кеплера, описывающие траектории движения планет, могут быть выведены из него. Пользуясь законом всемирного тяготения астрономы открыли "на кончике пера" планету Нептун. На основании этого закона на много лет вперед предсказывают солнечные и лунные затмения, рассчитывают движение космических кораблей. Ярчайшим примером применения закона всемирного тяготения является запуск искусственного Спутника Земли советскими учеными в 1957 году. Так как Земля притягивает одинаково на всех направлениях, спутник все время находится на равном расстоянии над поверхностью Земли. Сила упругости Огромное значение в природе имеет сила упругости. Благодаря ей ткани растений и животных могут выдерживать большие нагрузки, не разрушаясь. Растения, которые сгибаются от порывов ветра, прогибаются под слоем снега, потом восстанавливают предыдущую форму в результате действия силы упругости их тканей. Вам, наверное, приходилось видеть сломанные ураганом деревья. Это происходит тогда, когда сила действия ветра больше силы упругости самого дерева. Благодаря силе упругости все тела, находящиеся на Земле, выдерживают силу атмосферного давления. Еще больше нагрузку выдерживают животные и растения, обитающие на дне глубоких водоемов. Таким образом, благодаря силе упругости живые организмы переносят механические нагрузки и сохраняют целостную форму. При температурном расширении или сжатии твердых тел развиваются огромные силы; это можно использовать в соответствующих технологических процессах. Например, это свойство использовано в электрическом домкрате для растяжения арматуры при изготовлении напряженного железобетона. В результате охлаждения и сокращения линейных размеров стержня развивается тянущее усилие порядка сотен тонн, которое растягивает холодную арматуру до необходимой величины. Так как в этом домкрате работают молекулярные силы, он практически не может сломаться. С помощью теплового расширения жидкости можно создать необходимые гидростатические давления. Обще известные биметаллические пластинки - соединенные каким-либо способом две металлические полоски с различным термо расширением - являются отличным преобразователем тепловой энергии в механическую. Встречается также: В спортивной стрельбе На детской тарзанке (тросы, канаты) В выстрелах камнем В упражнениях с спортивным эспандером В обуви с упругой подошвой Архимедова сила Архимедова сила и живые организмы. Рыбы. Плотность живых организмов, населяющих водную среду, очень мало отличается от плотности воды, поэтому их вес почти полностью уравновешивается архимедовой силой. Интересна роль плавательного пузыря у рыб. Это единственная часть тела рыбы, обладающая заметной сжимаемостью; сжимая пузырь усилиями грудных и брюшных мышц, рыба меняет объем своего тела и тем самым среднюю плотность, благодаря чему она может в определенных пределах регулировать глубину своего погружения. Водоплавающие птицы. Важным фактором в жизни водоплавающих птиц является наличие толстого, не пропускающего воды слоя перьев и пуха, в котором содержится значительное количество воздуха; благодаря этому своеобразному воздушному пузырю, окружающему все тело птицы, ее средняя плотность оказывается очень малой. Этим объясняется тот факт, что утки и другие водоплавающие мало погружаются в воду при плавании. Известно, что наибольшие по размерам животные нашей планеты живут в воде. Закон Архимеда способствует тому, чтобы они не были раздавлены весом своего тела. В наше время самым крупным животным является кит, длина его может достигать 30 м. Живущий в тропических морях моллюск наутилус может быстро всплывать и вновь опускаться на дно. Моллюск этот живет в закрученной спиралью раковине. Когда ему нужно подняться или опуститься, он изменяет объем внутренних полостей в своем организме. Применение в технике. Благодаря этой же силе возможно и воздухоплавание, - подъем в воздух аэростатов, дирижаблей и воздушных шаров. Кроме того, существует достаточно много бытовых и промышленных устройств, где используется сила Архимеда. Например, уровень воды в стиральной машине (или в любом резервуаре с регулируемой подачей воды) регулируется поплавком, который всплывая под действием силы Архимеда, запирает поступление воды в машину при достижении определенного уровня. |