Номер 8, страница 74, часть 1 - гдз по физике 9 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 1. Глава 1. Основы кинематики. Параграф 16. Лабораторные и исследовательские работы. Темы исследовательских и проектных работ - номер 8, страница 74.

Условие.

• Движение по окружности в природе и технике.

Решение.

Движение по окружности — один из наиболее распространенных видов механического движения в окружающем нас мире. Это движение, при котором траектория материальной точки представляет собой окружность. Для поддержания такого движения необходимо наличие центростремительной силы, которая постоянно направлена к центру окружности и изменяет направление вектора скорости, оставляя его модуль постоянным (при равномерном движении по окружности).

Это явление можно наблюдать как в естественных процессах, так и в созданных человеком устройствах.

Движение по окружности в природе

В природе движение по окружности или близкое к нему встречается на всех уровнях организации материи, от космических объектов до микроскопических частиц.

• Астрономические объекты: Движение планет вокруг Солнца, а также их спутников (как естественных, например, Луны, так и искусственных) по своим орбитам. Хотя в действительности орбиты являются эллипсами, для многих расчетов их можно с хорошей точностью аппроксимировать окружностями. Роль центростремительной силы в этом случае выполняет сила всемирного тяготения.

• Атмосферные и гидросферные явления: Циклоны, антициклоны и торнадо (смерчи) представляют собой гигантские вихревые движения воздушных масс. Аналогично, в воде могут образовываться водовороты. Частицы среды в этих явлениях движутся по траекториям, близким к круговым.

• Микромир: В планетарной модели атома Резерфорда-Бора предполагается, что электроны движутся вокруг атомного ядра по стационарным круговым орбитам. Несмотря на то, что современная квантовая механика дает более сложное описание, эта модель является важной иллюстрацией движения по окружности на субатомном уровне.

• Биологические системы: Некоторые простейшие организмы, например, многие виды бактерий, передвигаются за счет вращения специальных жгутиков, работающих по принципу винта.

Движение по окружности в технике

В технике движение по окружности используется повсеместно и является основополагающим принципом работы огромного количества машин, механизмов и устройств.

• Транспорт: Самый очевидный пример — колеса автомобилей, поездов, велосипедов. Вращение колеса преобразуется в поступательное движение. Также вращательное движение используют гребные винты судов и пропеллеры самолетов и вертолетов для создания силы тяги.

• Энергетика и машиностроение: Основа работы большинства двигателей (электрических, внутреннего сгорания) и генераторов — вращение ротора, вала, коленвала. Турбины на электростанциях (гидро-, тепловых, атомных) вращаются под действием потока воды или пара, приводя в движение генераторы электроэнергии.

• Бытовая техника: Барабан стиральной или сушильной машины, тарелка в микроволновой печи, лопасти вентилятора, миксера или блендера, шлифовальные диски электроинструментов — все это примеры использования вращательного движения.

• Электроника и хранение данных: В жестких дисках (HDD) и проигрывателях оптических дисков (CD, DVD) информация считывается с быстро вращающейся поверхности.

• Научное и промышленное оборудование: Центрифуги используют быстрое вращение для разделения смесей на компоненты с разной плотностью за счет центробежной силы (например, для разделения крови на плазму и форменные элементы). В циклических ускорителях заряженных частиц (циклотронах, синхротронах) магнитное поле заставляет частицы двигаться по круговой или спиральной траектории, разгоняя их до огромных скоростей.

• Индустрия развлечений: Многие аттракционы, такие как колесо обозрения, карусели, центрифуги, основаны на движении по окружности для создания у пассажиров особых ощущений, связанных с действием центростремительного ускорения.