Анализируйте, страница 64 - гдз по физике 7 класс учебник Кронгарт, Даданбеков

Анализируйте

1. Определите с помощью школьных рычажных весов массу любого небольшого тела на выбор. Поясните свои действия.

2. Поставьте на тележку брусок и потяните ее за веревку. В первый раз сделайте это резко и быстро, во второй раз медленно приведите тележку в движение. Объясните, что произойдет в каждом случае.

3. Просмотрите видео через QR-код, сделайте вывод о скоростях, приобретенных телами под действием одинаковых сил и их связи с массами тел.

1. Определите с помощью школьных рычажных весов массу любого небольшого тела на выбор. Поясните свои действия.

Для определения массы тела с помощью рычажных весов необходимо выполнить следующую последовательность действий:

1. Перед взвешиванием необходимо уравновесить весы. Для этого с помощью специальных регуляторов добиваются, чтобы коромысло весов с пустыми чашами заняло горизонтальное положение.

2. На одну из чаш весов (традиционно левую) аккуратно помещают тело, массу которого нужно измерить.

3. На другую чашу (правую) начинают класть гири из набора разновесов. Начинают с гирь большей массы, постепенно переходя к более мелким, чтобы добиться равновесия.

4. Равновесие считается достигнутым, когда коромысло весов снова принимает строго горизонтальное положение. Это означает, что силы тяжести, действующие на тело и на гири, равны.

5. После достижения равновесия подсчитывают общую массу гирь, размещенных на чаше. Эта сумма и есть искомая масса тела.

Принцип работы основан на условии равновесия рычага. Так как плечи рычажных весов равны ($l_1 = l_2$), то для равновесия моментов сил ($M_1 = M_2$) необходимо равенство сил, а значит, и масс на чашах: $m_{тела} \cdot g \cdot l_1 = m_{гирь} \cdot g \cdot l_2$, что приводит к $m_{тела} = m_{гирь}$.

Ответ: Масса тела определяется путем его уравновешивания на рычажных весах с помощью набора гирь известной массы. Масса тела равна сумме масс гирь, которые его уравновесили.

2. Поставьте на тележку брусок и потяните ее за веревку. В первый раз сделайте это резко и быстро, во второй раз медленно приведите тележку в движение. Объясните, что произойдет в каждом случае.

Наблюдаемые явления объясняются инерцией — свойством тел сохранять свое состояние движения или покоя. Мерой инертности является масса тела.

Первый случай (резкий и быстрый рывок):

При резком рывке тележка получает большое ускорение. Брусок, находящийся на ней, в силу своей инертности стремится остаться в состоянии покоя. Сила трения покоя, возникающая между поверхностями тележки и бруска, оказывается недостаточной, чтобы сообщить бруску такое же большое ускорение, как у тележки. В результате брусок проскальзывает, смещается назад относительно тележки и может с нее упасть.

Второй случай (медленное и плавное движение):

Когда тележку приводят в движение плавно, ее ускорение невелико. В этом случае сила трения покоя между бруском и тележкой оказывается достаточной, чтобы преодолеть инертность бруска и сообщить ему такое же ускорение, как и у тележки. В результате брусок и тележка движутся как единое целое, и брусок не смещается со своего места.

Ответ: При резком рывке брусок из-за инерции сместится назад относительно тележки или упадет с нее. При плавном приведении в движение брусок будет двигаться вместе с тележкой.

3. Просмотрите видео через QR-код, сделайте вывод о скоростях, приобретенных телами под действием одинаковых сил и их связи с массами тел.

Данный эксперимент иллюстрирует второй закон Ньютона. Согласно этому закону, ускорение $a$, которое приобретает тело, прямо пропорционально приложенной к нему силе $F$ и обратно пропорционально массе тела $m$. Это выражается формулой:

$a = \frac{F}{m}$

Из этой формулы следует, что если на тела с разной массой подействовать одинаковой силой ($F = \text{const}$), то их ускорения будут различны. Тело с меньшей массой получит большее ускорение, а тело с большей массой — меньшее.

Скорость, которую тело приобретает за время $t$, двигаясь из состояния покоя с постоянным ускорением, определяется как $v = a \cdot t$. Если подставить в эту формулу выражение для ускорения из второго закона Ньютона, получим:

$v = \frac{F}{m} \cdot t$

Таким образом, вывод, который можно сделать из эксперимента, заключается в следующем: при воздействии одинаковой силы в течение одинакового времени на тела разной массы, приобретенные ими скорости будут обратно пропорциональны их массам. То есть, чем меньше масса тела, тем большую скорость оно разовьет, и наоборот.

Если сравнить скорости двух тел ($v_1$ и $v_2$) с массами $m_1$ и $m_2$, то их отношение будет равно обратному отношению масс: $\frac{v_1}{v_2} = \frac{m_2}{m_1}$.

Ответ: Под действием одинаковых сил тело с меньшей массой приобретает большую скорость, а тело с большей массой — меньшую. Скорость, приобретаемая телом, обратно пропорциональна его массе при постоянной действующей силе.