Сила у фізиці - види, формули та визначення з прикладами

Спостереження. Якщо ми розглядаємо, наприклад, взаємодію руки з волейбольним м'ячем, то ми говоримо: «М'яч діє із силою на руку або рука діє із силою на м'яч».

Досвід. Підвісимо на пружину яблуко (рис. 66).

Пружина подовжиться. Якщо на неї підвісити два яблука, то вона подовжиться більше. Отже, два яблука діють на пружину з більшою силою ніж одне.

Результат дії одного тіла на інше залежить від значення прикладеної сили.

Чим щільніше зачинені двері, тим з більшою силою ми повинні її штовхати або тягнути на себе, щоб відчинити.

Для того щоб легше відчиняти двері, її ручку прикріплюють якнайдалі від петель. Спробуйте відкрити двері, штовхаючи їх у точці, розташованій поблизу петель. Ви переконаєтесь, що це зробити набагато важче, ніж за допомогою ручки. Результат дії одного тіла інше залежить від точки докладання сили.

Для досягнення певного результату дії, наприклад розтягування або стиснення пружини, закриття або відкриття дверей, потрібно прикладати сили в різних напрямках.

Дія одного тіла на інше залежить від напрямку дії сили.

Графічно силу зображують у вигляді відрізка прямої зі стрілкою на кінці (рис. 67).

Початок відрізка поєднують з точкою докладання сили. Довжина відрізка в певному масштабі дорівнює значенню сили. Стрілка показує напрямок сили. Величини, що характеризуються крім числового значення ще й напрямком у просторі, називають векторними, або векторами (від латинського слова вектор - Ведучий, що несе).

Чому тіла змінюють свій стан у просторі

Будь-які зміни у природі відбуваються внаслідок взаємодії між тілами.Щоб змінити положення вагона на рейках, залізничники направляють до нього локомотив, який зміщує вагон з місця і приводить його до руху (рис. 32).

Вітрильник може тривалий час стояти біля берега доти, доки не подує попутний вітер і подіє на його вітрила (рис. 33). Колеса іграшкового автомобіля можуть обертатися з будь-якою швидкістю, але іграшка не змінить свого положення, якщо під іграшку не покласти дощечку або лінійку (рис.34). Форму або розмір пружини можна змінити лише підвісивши до неї вантаж або потягнувши рукою за один з його кінців.

Всі тіла в природі так чи інакше пов'язані між собою та діють один на одного або безпосередньо, або через фізичні поля. Така дія завжди є взаємною. Якщо тепловоз діє на вагон і змінює його швидкість, швидкість тепловоза при цьому також змінюється завдяки зворотній дії вагона. Сонце діє всі тіла Землі і саму Землю, утримуючи їх у орбіті. Але Земля притягує Сонце і, своєю чергою, змінює його траєкторію. Таким чином, у всіх випадках можна говорити тільки про взаємну дію тіл - взаємодію.

При взаємодії можуть змінюватись швидкості тіл або їх частин.

Однак, взаємодіючи з різними тілами, це тіло змінюватиме свою швидкість по-різному. Так, вітрильник може придбати швидкість внаслідок на нього вітру. Але такий же результат можна отримати, увімкнувши двигун, що знаходиться на вітрильнику. Вітрильник може зрушити з місця та катер, діючи на нього через трос. Щоб щоразу не називати всі ті тіла, що взаємодіють, всі ці дії об'єднують одним поняттям сили.

Що таке сила

Сила як фізичне поняття може бути більшою чи меншою, як і спричинені нею зміни у стані тіла або його частин.

Сила - це фізичне поняття, що узагальнює всі взаємодії, внаслідок чого тіло чи його частини змінюють свій стан.

Дія тепловоза на вагон буде значно інтенсивнішою, ніж дія кількох вантажників. Під дією тепловоза вагон швидше зрушить з місця і почне рухатися з більшою швидкістю, ніж тоді, коли вагон штовхатимуть вантажники, які ледве зрушать його на невелику відстань або зовсім його не зрушать.

Сила як фізична величина кількісно характеризує дію одного тіла інше.

Для того, щоб можна було робити математичні розрахунки, силу позначають певною літерою. Як правило, це латинська буква F.

Як і решта фізичних величин, сила має одиниці виміру. Сучасна наука користується одиницею, що називається Ньютоном (Н). Одиниця отримала таку назву на честь англійського вченого Ісаака Ньютона, який зробив значний внесок у розвиток фізичної та математичної наук.

Ісаак Ньютон (1643-1727) – видатний англійський вчений, основоположник класичної фізики. Наукові праці стосуються механіки, оптики, астрономії та математики. Сформулював основні закони класичної механіки, відкрив закон всесвітнього тяжіння, дисперсію світла, розвинув корпускулярну теорію світла, розробив диференційне та інтегральне числення.

Сили можуть мати різні значення. Так, на склянку з водою діє сила з боку Землі, що дорівнює приблизно 2 Н. А трактор, коли тягне плуг, діє на нього з силою кілька тисяч ньютонів.

Чим вимірюють силу

Для вимірювання сили використовують спеціальні прилади, що називаються динамометрами (dina - сила; metro - міряю). Як правило, кожен прилад має вимірювальний елемент у вигляді пружини певної форми (рис. 35).

Сила характеризується напрямом.

Вказати числове значення сили який завжди достатньо визначення результату її дії. Важливо знати точку її застосування та напрямок дії.

Якщо високий брусок, що стоїть на столі, штовхатиме в нижній частині, то він ковзатиме по поверхні столу. Якщо ж до бруска докласти силу у верхній частині, він просто перевернеться (рис. 36).

Зрозуміло, що напрямок падіння бруска залежить від того, в якому напрямку його штовхатимемо. Отже, сила має спрямування. Від напрямку сили залежить зміна швидкості тіла, на яку ця сила діє.

Враховуючи, що сила має напрямок та числове значення, її зображують у вигляді стрілки певної довжини та напрямку (вектора). Така стрілка починається у точці на тілі, яка називається точкою докладання сили. На малюнку 37 зображено силу, значення якої дорівнює 10 Н, направлена ​​вона зліва направо і прикладена в точці А.

Користуючись графічним способом, можна проводити різні математичні операції з силами. Так, якщо до однієї точки на тілі прикладені сили 2 Н і 3 Н, які діють в одному напрямку, то їх можна замінити однією силою, яка буде прикладена в тій самій точці і діяти в тому ж напрямку, а її значення дорівнюватиме сумі значень кожною з сил (рис. 38). Вектор цієї сили матиме довжину, що дорівнює сумі довжин двох векторів.

Можливий інший випадок, коли сили, прикладені в одній точці тіла, діють у протилежних напрямках. Тоді їх можна замінити однією силою, спрямованою у напрямку більшої сили, а її значення дорівнюватиме різниці значень кожної сили (рис. 39).Довжина вектора цієї сили дорівнюватиме різниці довжин векторів прикладених сил.

Сила, якою можна замінити дію кількох сил, прикладених у певній точці тіла, називається рівнодіючої.

Равнодіюча - це сила, дія якої рівнозначна дії кількох сил, прикладених до тіла у певній його точці.

Силу позначають великою латинською літерою.

На рис. 68 спортсменка приготувалася стріляти із лука. У цьому випадку її рука діє на тятиву з силою спрямованою вправо, а тятива діє на руку з такою самою за значенням силою, спрямованою вліво. Отже, значення сил однакові, та їх напрями протилежні.

Складання сил

Головне завдання динаміки - за діючою силою визначити рух тіла чи характером руху тіла встановити, яка сила нею діє. Поняття про силу є основним у механіці. І. Ньютон стверджував те, що ми називаємо силою, є дія одного тіла на інше, або їхня взаємодія.

Дія одних тіл на інші повідомляє прискорення їхнього руху. Отримане тілом прискорення є зовнішнім проявом те, що воно взаємодіяло з іншим тілом. Коли ми говоримо «сила», то маємо на увазі, що на це тіло діють інші тіла.

Сила, що є причиною зміни стану руху тіл або їх деформації, характеризує взаємодію тіл, яке відбувається при їхньому безпосередньому контакті (наприклад зіткненні) або через поля (рис. 2.2).

Сила – векторна величина, що характеризує дію, що є причиною зміни стану руху чи спокою.

Дія на тіло кількох сил може бути замінена їх рівнодією (рис. 2.3), яку визначають геометричним додаванням цих сил як векторів:

Чи не швидкість тіла, а її зміна є наслідком дії сили (дії інших тіл).

Крім значення та напрямки сила характеризується ще й точкою програми, Яку можна переміщати вздовж лінії дії сили, якщо тіло абсолютно тверде (не деформується). Оскільки дії сил є незалежними, то сила може бути розкладена на складові (рис. 2.4) як проекції на осі координат.

Для того щоб виявити інертність тіл та побачити, як на неї впливає час їхньої взаємодії, проведемо такий досвід. На тонкій нитці підвісимо вантаж (рис. 2.5 а). Знизу до вантажу прикріпимо таку саму нитку. Якщо різко смикнути за нижню нитку, вона обірветься, а вантаж залишиться висіти верхній нитці (рис. 2.5, б). Якщо нижню нитку натягувати повільно, обірветься верхня нитка (рис. 2.5, в).

Коли різко смикаємо за нижню нитку, взаємодія руки і нитки короткочасно, вантаж не встигає змінити свою швидкість - верхня нитка не обривається, т.е. до. вантаж має значну інертність.

Якщо ж за нижню нитку тягнути повільно (рука діє на вантаж тривалий час), то вантаж набирає таку швидкість, що його переміщення достатньо для розриву і так натягнутої верхньої нитки.

Як ви вже знаєте, інертність тіл визначається їхньою масою, т.е. е. маса тіла характеризує його інертність.

Під час ретельних досліджень взаємодії двох тіл, наприклад, зіткнення двох абсолютно пружних куль, встановлено, що відношення модулів прискорень взаємодіючих тіл дорівнює зворотному відношенню їх мас:

Наслідком цього співвідношення є один із методів вимірювання маси тіл. Спочатку вибирають тіло, масу якого умовно беруть за одиницю - еталон маси.Між еталоном маси та тілом, масу якого потрібно виміряти, можна помістити стиснуту за допомогою нитки пружину. Потім нитку підпалити та визначити прискорення еталона та досліджуваного тіла. З співвідношення знаходимо масу досліджуваного тіла:

де - маса і прискорення зразка (1 одиниця маси). Звідси одиниць маси.

За міжнародною угодою за одиницю маси прийнято масу еталона кілограма (рис. 2.6).

Кілограм (кг) – основна одиниця маси в Міжнародній системі одиниць (СІ). Кілограм дорівнює масі міжнародного прототипу кілограма - гирі з платино-іридієвого сплаву (90% Pt, 10% lr) у вигляді циліндра діаметром і висотою 39 мм, що зберігається в Міжнародному бюро мір та ваг (м. Севр, передмістя Парижа).

З достатньою точністю можна сказати, що маса 1 кг має 1 чистої води за 15 °C.
Для вимірювання маси тіла часто використовують спосіб порівняння мас тіл за допомогою ваг. При цьому враховують здатність тіл взаємодіяти із Землею. Як підтверджують досліди, тіла, що мають однакову масу, однаково притягуються до Землі у цьому місці.

Рівночинна сила

Під час вивчення фізики у 7-му класі ви познайомилися з поняттям «сила», яке використовується для опису взаємодії тіл.

Щоб згадати основні характеристики сили, проведемо досвід, наприклад, з шматком поролону, що лежить на нерухомому столі, оскільки тяжіння Землі врівноважене впливом столу.

Використовуючи пінцет, можна діяти на поролон у різних точках і бачити його поступальний, обертальний або складніший рух залежно від напрямку, місця та величини впливу.

У цьому легко спостерігати як зміна швидкості поролону, а й його деформацію (зміна форми і розмірів) (рис.34) у місцях контакту поролону з пінцетом.

Зміна швидкості та деформація тіл проявляються в будь-яких дослідах при найрізноманітніших взаємодіях, і тому прийнято таке визначення сили:

• сила — фізична векторна величина, яка є кількісною мірою дії одного тіла на інше, внаслідок якого змінюється швидкість тіла та відбувається його деформація.

Досвід показує, що результат впливу сили визначається не лише її напрямом та модулем, а й точкою додатка.

Одиницею виміру сили в СІ є 1 ньютон (скорочено 1 Н).

Згадаймо історично сформовані назви сил та їх позначення.

Силої тяжкості називається сила, з якою тіло притягується до Землі. Силий тиск називається сила, з якою тіло діє на опору або рідина та газ діють на стінки судини. Силою пружності називається сила, що виникає під час деформації тіла. Силою реакції називається сила, що діє на тіло з боку опори чи підвісу. Силою опору та силою тертя називаються сили, що перешкоджають механічному руху тіла.

Сили можуть діяти на поверхню тіла (наприклад, сила тиску повітря) (рис. 35) або бути прикладені в певній умовній точці (наприклад, сила пружності нитки у точці її кріплення до тіла) (рис. 36).

Для спрощення математичного опису механічного руху тіло сприймається як матеріальна точка, а то й зазначені його розміри і форма. На малюнку тіло найчастіше зображують прямокутником.

Можна зображувати сили, які діють тіло, прикладеними у центрі прямокутника.Але зазвичай у центрі прямокутника зображують прикладену силу тяжкості, а силу тертя і силу реакції опори малюють прикладеними в точці на нижній грані тіла під його центром (рис. 37). Якщо тіло діють інші тіла, необхідно врахувати одночасно дію кількох сил.

При вивченні фізики в 7-му класі ви познайомилися зі складанням сил і навчилися складати сили, що діють на тіло вздовж однієї прямої.

В цьому випадку дію, наприклад, двох сил можна замінити однією силою. Модуль рівнодіючої сили дорівнює сумі або різниці модулів двох складових сил залежно від того, чи збігаються їх напрямки (рис. 38, а, б) або протилежні (рис. 39. а, б). Напрямок рівнодіючої двох сил збігається з напрямом більшої сили.

А як складаються сили, якщо вони спрямовані під деяким кутом? Покажемо з досвіду, що вони складаються також векторно. Підвісимо вантаж масою 0,2 кг на динамометрі, закріпленому на нерухомому штативі. Якщо вантаж спочиває, то сила пружності пружини динамометра врівноважує силу тяжкості вантажу (рис. 40), а показання приладу дорівнюють: F_упр = mg = 2H ( )

Тепер підвісимо цей же вантаж за допомогою двох однакових динамометрів (рис. 41 а), закріплених на одній висоті. Змінюючи положення динамометрів, отже, кут між силами і , діючими вантаж із боку динамометрів, можна переконатися, що й показання залежить від цього кута і лише за вугіллі, рівному нулю, у сумі дорівнюють 2 Н.

Отже, спільна дія сил і врівноважує дію сили тяжіння вантажу, але сума модулів цих сил дорівнює 2 Н, тобто сили не можна складати як скалярні величини.

Коли кут між силами дорівнює 120° (рис.41,6), то сума показань динамометрів - 4 Н, а сила тяжкості вантажу все та ж - 2 H. Але якщо знайти в цьому випадку векторну суму за правилом складання векторів, то вона за модулем дорівнює F_p= 2 Н.

Отже, сили потрібно складати за правилами складання векторів.

Модуль векторної суми сил дорівнює 2 H при будь-якому значенні кута між напрямками цих сил, а також і у всіх випадках, коли модулі сил не рівні один одному (рис. 41, в).

Які б складніші досліди не проводилися (і при дії на тіло кількох сил), результати вимірювань завжди показують, що дію кількох сил можна замінити їх векторною сумою, тобто сили складаються, як вектори, — геометрично.

Векторна сума сил, що діють на тіло, називається рівнодією та визначається за формулою:

Якщо розмірами тіла не можна знехтувати і сили прикладені в різних точках, то вектори сил можна перенести в одну точку, зберігаючи модуль і напрямок, і векторно скласти (рис. 42).

Необхідно розуміти, що рівнодіюча сила замінює дію кількох сил лише по відношенню до руху тіла в цілому, але не замінює дію кожної складової сили в інших відносинах.

Наприклад, розтягнута двома руками пружина спочиває (мал. 43), а отже, рівнодіюча сил і дорівнює нулю, але кожна з цих сил деформує відповідно підвіс динамометра та пружину.

Якщо тіло рухається з постійною швидкістю, то згідно з першим законом Ньютона всі впливи на тіло скомпенсовані, тобто рівнодіюча всіх сил також повинна дорівнювати нулю.

Головні висновки:

1. Сила — фізична векторна величина, яка є кількісною мірою дії одного тіла на інше, внаслідок якого змінюється швидкість тіла та відбувається його деформація.
2. Сила характеризується модулем, напрямом, і навіть точкою докладання.
3. Замінити дію кількох сил можна рівнодією силою, яка визначається як векторна сума цих сил.
4. При русі тіла з постійною швидкістю (або у стані спокою) рівнодіюча всіх сил, що діють на нього, дорівнює нулю.

Що означає поняття "Сила" у фізиці

Вам добре відоме слово "сила". Зазвичай зміст слова «сила» та освічених від нього слів «силач», «сильний» тощо пов'язаний з можливостями людини, тварини, механізму, з інтенсивністю прояву природних явищ. Ми говоримо «найсильніша людина», «сила волі», «сильні почуття», «сильний мороз», «сильний двигун». А який зміст вкладають у слово сила фізики?

Ми вже говорили про те, що причиною зміни швидкості руху тіла є його взаємодія з іншими тілами.

Щоб тенісний м'яч повернувся на бік суперника, ви б'єте по м'ячу ракеткою, а й м'яч «б'є» по ракетці. Щоб зупинити велосипед, ви натискаєте на ручки гальма і одночасно відчуваєте, як вони тиснуть на ваші долоні. Зверніть увагу: у будь-якому випадку результат залежить від того, наскільки «сильною» буде взаємодія: сильніше вдаріть по м'ячу — м'яч набере більшу швидкість (рис. 18.1); сильніше натиснете на гальмо - швидше зупиниться велосипед. Мірою дії одного тіла на інше є фізична величина сила.

Сила - це фізична величина, яка є мірою дії одного тіла на інше (заходом взаємодії тіл).

Силу зазвичай позначають символом F.Одиниця сили в СІ - Ньютон (названа на честь Ісаака Ньютона): [F] = Н.Н. 1 Н — це сила, яка, діючи на тіло масою 1 кг протягом 1 с, змінює швидкість його руху на Чим більша сила і чим довше вона діє на тіло, тим помітніше змінюється швидкість руху тіла (див. рис. 18.1). Щоб тіла різної маси за однаковий час змінювали швидкість свого руху однаково, на них повинні діяти різні сили (рис. 18.2).

Графічне зображення сил

Сила, діючи на тіло, може змінити швидкість його руху як за значенням, так і за напрямом, тому сила визначається значенням і напрямком. Вже йшлося про те, що фізичні величини, що мають значення та напрямок, називають векторними. Отже, сила – векторна величина. На малюнках вектор сили починають у точці, до якої прикладена сила (цю точку так і називають - точка докладання сили), і спрямовують у бік дії сили. Довжину стрілки іноді вибирають так, щоб вона у певному масштабі відповідала значенню сили (рис. 18.3). Зміна швидкості руху тіла (за значенням, за напрямом) залежить від напрямку сили (див. таблицю на с. 123).

Складання сил, що діють вздовж однієї прямої

Зазвичай на тіло діє одна сила, а дві, три чи більше. Проведемо досвід. Поставимо на стіл візок і прив'яжемо до нього дві нитки. Потягнемо за одну нитку із силою 5 Н, а за іншу — у тому ж напрямку — із силою 3 Н (рис. 18.4). Візок почне рухатися, збільшуючи свою швидкість так, як якби на неї діяла одна сила 8 Н. Силу 8 Н, якою в даному випадку можна замінити дві сили 5 і 3 Н, називають рівнодією двох сил і позначають символом R (або F) .Силу, яка справляє на тіло таку ж дію, як кілька одночасно діючих сил, називають рівнодіючою цих сил. Якщо візок одночасно тягнути за дві нитки в протилежні сторони (рис. 18.5), то сили не «допомагатимуть» один одному розганяти візок, а навпаки — «заважатимуть». В цьому випадку візок рухатиметься так, ніби на нього діє одна сила 2 Н у напрямку, в якому діє сила 5 Н, тобто рівнодіючої сил 5 і 3 Н буде сила 2 Н.

Як ви вважаєте, якою буде рівнодіюча, якщо нитки, прив'язані до візка з протилежних сторін, потягнути із силами, однаковими за значенням, наприклад, 5 Н? Чи зміниться у цьому випадку швидкість руху візка? 4 З'ясовуємо, коли сили компенсують одна одну Сподіваємося, ви правильно відповіли на запитання у п. 3 і самостійно дійшли висновку: якщо дві сили рівні за значенням, протилежні за напрямом і прикладені до одного тіла, то рівнодіюча цих сил дорівнює нулю. Сили врівноважують (компенсують) одна одну, тому причини зміни швидкості руху тіла немає. Так, по горизонтальному прямолінійному відрізку шосе автомобіль рухається рівномірно (рис. 18.6 а), якщо сила тяги його двигуна компенсує силу опору руху (сила опору руху досить швидко зупинить автомобіль, якщо двигун не буде працювати). Портфель у руці перебуває у стані спокою, якщо сила тяжіння Землі, що діє портфель, компенсується силою, яку прикладає до портфеля людина (рис. 18.6, б).

Сила F - фізична величина, що є мірою дії одного тіла на інше (заходом взаємодії тіл). Сила – причина зміни швидкості руху тіла. Одиниця сили в СІ - Ньютон (Н).1 Н дорівнює силі, яка, діючи на тіло масою 1 кг протягом 1, змінює швидкість його руху на 1 м/с.

Сила - Векторна величина. Щоб охарактеризувати силу, необхідно вказати значення, напрямок та точку застосування сили. Якщо тіло діють кілька сил, їх загальне дію завжди можна замінити дією однієї сили — равнодействующей. Рівнодійною сил, які діють на тіло в одному напрямку, є сила, значення якої дорівнює сумі значень сил, а напрямок збігається з напрямом цих сил. Якщо дві сили, що діють на тіло, спрямовані в протилежні сторони, то напрямок рівнодіючої збігається з напрямком більшої сили, а для знаходження рівнодіючої значення потрібно від значення більшої сили відняти значення меншої. Дві сили компенсують (врівноважують) одна одну, якщо вони рівні за значенням, протилежні за напрямом і додаються до одного тіла.

При копіюванні будь-яких матеріалів із сайту evkova.org обов'язкове активне посилання на сайт www.evkova.org

Сайт створений колективом викладачів на некомерційній основі для додаткової освіти молоді

Сайт пишеться, підтримується та керується колективом викладачів

Telegram та логотип telegram є товарними знаками корпорації Telegram FZ-LLC.

Cайт носить інформаційний характер і за жодних умов не є публічною офертою, яка визначається положеннями статті 437 Цивільного кодексу РФ. Ганна Євкова не надає жодних послуг.

Фізичні величини

Навіть якщо ви далекі від фізики, без фізичних величин не обійтись. Вони оточують нас всюди: визначити площу ділянки, виміряти висоту будівлі, зрозуміти, який обсяг вміщує ємність.Наші пращури стикалися з усіма цими питаннями, але тоді вимірювали довжину в ліктях, а обсяг - у відрах. Сьогодні ми вивчимо, як це робиться у сучасному світі.

Що таке фізична величина у фізиці

Фізичними величинами у фізиці називають вимірні властивості або характеристики фізичних тіл, станів та процесів, які можна оцінити кількісно та використовувати для опису явищ природи.

Корисна інформація про фізичні величини

Основні фізичні величини

Їх називають основними одиницями Міжнародної системи одиниць. До них відносять сім основних одиниць виміру основних фізичних величин: довжина, маса, час, сила електричного струму, термодинамічна температура, кількість речовини та сила світла.

Цікавий факт

До кінця XIX століття у світі не було єдиної класифікації фізичних величин. На Русі для вимірювання довжини використовували лікоть, аршин і сажень, а Англії – фут. У 1889 році на Міжнародній конференції заходів та терезів у Парижі створили Міжнародну систему заходів.1960 року на її основі запровадили міжнародну систему одиниць, яку сьогодні використовують у більшості країн.

Позначення

Позначення основних одиниць, як та інших одиниць системи одиниць, пишуться дрібними літерами. Але якщо йдеться про позначення одиниць, які названі на честь вчених за першою літерою їхнього прізвища, позначення пишуться з великої літери. Так, секунди позначаються літерами с/с; метри – м/m; кілограми – кг/kg; ампери – А; кельвіни - К; молі - моль/mol; кандели – кд/cd.

У цьому температура позначається символом T, час – t, кількість речовини – n, маса – m, простір – I, S, V, сила світла – l_v, Сила струму - I.

Формули

Фізичні величини можна визначити за певними формулами. Одну й ту саму величину можна знайти різними способами, нижче ми наведемо найпоширеніші формули.

Час: t = S : v, де t – час, S – шлях, пройдений об'єктом, а v – швидкість об'єкта.

Маса: m = r * V, де m – маса речовини, r – його щільність, а V – об'єм.

довжина. Обчислити довжину кола можна за формулою: С = 2π*r, де С – довжина кола, π – постійне число, що дорівнює приблизно 3,14, r – радіус кола.

Сила електричного струму: I = q * t, де I – сила електричного струму, q – заряд, t – час.

Кількість речовини: n(A) = m(A) : M(A), де n(A) – кількість речовини А, m(A) – маса речовини, M(A) – молярна маса речовини.

Сила світла: I = Ф : w, де I – сила світла, Ф – світловий потік, w – тілесний кут.

Одиниці виміру

Простір прийнято вимірювати в метрах, масу в кілограмах, час у секундах, силу струму в амперах, температуру в кельвінах, кількість речовини в молях, а силу світла - у канделах.

Похідні фізичні величини

Крім основних, виділяють і похідні фізичні величини. Ці величини визначаються через основні. До них відносяться площа, об'єм, швидкість, прискорення, імпульс, сила, механічна робота, енергія, потужність, тиск, щільність, поверхнева щільність, лінійна щільність, кількість теплоти, електричний заряд, напруга, електричний опір, магнітний потік, частота, кут, кутова швидкість, кутове прискорення, момент інерції, момент імпульсу, момент сили та тілесний кут.

Позначення

Площа позначається символом S, об'єм – V, швидкість – v, прискорення – a, імпульс – p, сила – F, механічна робота – A, енергія – E, потужність – N, тиск – p, густина – r, поверхнева густина – r_А, лінійна щільність - r_I, кількість теплоти – Q. Позначення електричного заряду – q, напруги – U, електричного опору – R. Магнітний потік потік прийнято позначати буквою Ф, частоту – v, кут – a, кутову швидкість – w, а кутове прискорення – e. Момент інерції позначають I момент імпульсу – L, момент сили – M, тілесний кут – W.

Формули

Наведемо формули до розрахунку похідних фізичних величин.

Площа: S = a * b, де S – площа, a – одна із сторін, b – друга сторона.

Об'єм: V = m : p, де V – об'єм, m – маса, p – густина.

Швидкість: u = S : t, де u – швидкість, S – шлях, t – час.

Прискорення: a = Du : Dt, де a – прискорення, Du – зміна швидкості, Dt – зміна довжини.

Імпульс: p = m * u, де p – імпульс, m – маса, u – швидкість.

Сила: F = m * a, де F – сила, m – маса тіла, a – прискорення.

Механічна робота: W = F * s, де W – механічна робота, F – сила, s – пройдений шлях.

Енергія: E = m * c 2 , E – енергія, m – маса тіла, c 2 – швидкість світла у квадраті.

Потужність: P = W : Dt, де P – потужність, W – робота, Dt – проміжок часу.

Тиск: p = F : S, де p – тиск, F – сила, що чинить тиск, S – площа поверхні, на яку чиниться тиск.

Щільність: p = m * V, де p – густина, m – маса, V – об'єм.

Лінійна щільність: p_l = m: l, де p_l - Лінійна щільність, m - маса, l - Довжина.

Кількість теплоти: Q = m * c * Dt, де Q – кількість теплоти, m – маса речовини, c – питома теплоємність речовини, Dt – різниця між кінцевою та початковою температурами.

Електричний заряд: q = I * t, де q - Електричний заряд, I - сила струму, t - час.

Напруга: U = A * q де U – напруга, A – робота електричного поля, q – заряд.

Електричний опір: R = U : I, R – електричний опір, U – напруга на кінцях провідника, I – сила струму, що протікає між кінцями провідника під дією прикладеної напруги.

Магнітний потік: Ф = B * S, де Ф - магнітний потік, B - кількість ліній магнітної та індукції, S - площа, через яку проходять лінії магнітної індукції.

Частота: v = n * t, де v – частота, n – число коливань, t – час.

Кутове прискорення: e = a : R, де e – кутове прискорення, a – прискорення, спрямоване щодо дотичної траєкторії, R – радіус.
Момент імпульсу: L = [rp] = [r, mv], де L - момент імпульсу, r - радіус-вектор, проведений з точки О в точку А, p = mv - імпульс матеріальної точки.

Тілесний кут: W = A : r 2 де W – тілесний кут, A – площа сферичної поверхні кульового сегмента, на який цей кут спирається, r 2 – квадрат радіуса.

Одиниці виміру

Площа вимірюється у квадратних метрах і позначається як м2; обсяг – у кубічних метрах (м3); швидкість у метрах за секунду (м/с); прискорення у метрах за секунду у квадраті (м/с 2 ); імпульс у кілограмах, помножених на метри за секунду (кг*м/с).

Сила вимірюється в ньютонах (Н) – у кілограмах, помножених на метр за секунду у квадраті (кг*м/с 2 ); Механічна робота, енергія та кількість теплоти вимірюються джоулями (Дж) – у кілограмах, помножених на метри у квадраті на секунди у квадраті (кг*м 2 /с 2 ).

Потужність вимірюється у ватах (Вт) – це кілограми, помножені на квадратні метри, поділені на секунди третього ступеня (кг*м 2 /с 3 ). Тиск вимірюється в паскалях (Па) – кілограмах, поділених на метри, помножені на секунди у квадраті (кг/(м*с 2)).

Щільність вимірюють у кілограмах, поділених на кубічні метри (кг/м 3 ). Поверхневу щільність – у кілограмах, поділених на квадратні метри (кг/м 2 ). Лінійна щільність – це кілограми, поділені на метри (кг/м).

Електричний заряд вимірюється у кулонах (Кл) – А*c; напруга – у вольтах (В): це квадратні метри, помножені на кілограми, поділені на секунди третього ступеня, помножені на ампери (м 2 *кг/(з 3 *А)).

Електричний опір вимірюють в омах (Ом). Розраховується воно так: квадратні метри, помножені на кілограми, поділені на секунди в кубі, помножені на ампери у квадраті (м 2 * кг/(з 3 * А 2)).

Магнітний потік у веберах (Вб) – це кілограми, помножені на квадратні метри, поділені на секунди у квадраті, помножені на ампери (кг*м2/с2*А).

Частота вимірюють у герцах (Гц) - з -1; кут – у радіанах (рад); кутову швидкість - у радіанах в секунду (з -1); кутове прискорення – у радіанах на секунду у квадраті (з -2).

Момент інерції вимірюється у кілограмах, помножених на квадратні метри (кг*м2); момент імпульсу – у кілограмах, помножених на квадратні метри, поділені на секунди (кг*м2/с). Момент сили – у кілограмах, помножених на квадратні метри, поділені на секунди у квадраті (кг*м2/с2). Тілесні кути вимірюються в стерадіанах (СР).

Таблиця фізичних величин

Фізичних величин безліч, ми зібрали в таблиці основні їх.

Завдання на тему «Фізичні величини»

Закріпимо все, що дізналися, розв'язавши кілька завдань на тему.

Завдання 1

Встановіть відповідність між фізичними величинами та формулами. З'єднайте літери, що позначають фізичні величини, та цифри, якими пронумеровані формули, за допомогою яких дані фізичні величини обчислюються:

а) швидкість
Б) потужність
в) висота
г) щільність

1) m: V
2) V: S
3) S: t
4) A: t

Завдання 2

Встановіть відповідність між фізичними величинами та одиницями виміру. Поєднайте літери, якими промарковані фізичні величини, з цифрами, якими позначені одиниці виміру цих величин:

А) тиск твердих тіл
Б) обсяг
В) подовження
г) час

1) кубічні метри
2) секунди
3) паскаль
4) метри

Завдання 3

Серед перерахованих фізичних величин оберіть ті, що відносяться до основних: напруга, сила електричного струму, швидкість, магнітний потік, тиск, довжина, площа, кількість речовини, електричний заряд, напруга.

Відповіді до завдань

Отже, нижче можна перевірити, чи правильно відповіли на попередні запитання.

Завдання 1

Завдання 2

Завдання 3

До основних фізичних величин належать: довжина, сила електричного струму, кількість речовини.

Популярні запитання та відповіді

Відповідає Валерій Тепляков, викладач фізики та математики:

Як класифікують фізичні величини?

Класифікація фізичних величин можлива за різними ознаками, проте найчастіше застосовуються два підходи: визначення, чи є величина адитивної чи неаддитивної, і визначення, чи є величина скалярної чи векторної.

Адитивність – властивість величини, у якому її значення дорівнює сумі значень величин, відповідних її складовим. Допустимо, маса - адитивна величина.Це означає, що маса об'єкта із трьох частин по одному кілограму становитиме 1 + 1 + 1 = 3 кілограми. До неадитивних величин, наприклад, належить густина.

Другий метод – класифікація на скалярні та векторні – визначає, чи є у аналізованого параметра лише чисельне значення (скалярна величина) чи чисельне значення та напрямок (векторна величина). Приклад скалярної величини – довжина: повідомляючи, що довжина столу 1,2 метри, ми повністю описуємо цю характеристику. Приклад векторної величини – швидкість: значення швидкості 90 км/год не дає розуміння напряму цієї швидкості. А додавши інформацію про те, що швидкість спрямована вертикально нагору, ми робимо опис швидкості повним.

Навіщо в 7 класі потрібно знати фізичні величини?

У 7 класі відбувається знайомство з фізикою – введення у понятійний апарат та основні методи дисципліни. Тому фізичні величини як «алфавіт» цієї науки вивчаються на початку шкільного курсу. Такий підхід необхідний для того, щоб надалі впевнено та правильно оперувати величинами у процесі розуміння предмета, вирішення завдань та виконання лабораторних робіт. Ця послідовність робить розуміння картини світу за допомогою науки ціліснішим і органічнішим.

У яких завданнях ОДЕ та ЄДІ з фізики перевіряється знання фізичних величин?

Крім контрольних робіт та експериментальних завдань, шкільний курс передбачає складання іспитів у 9 та 11 класах – ОДЕ та ЄДІ. Звичайно, всі завдання цих випробувань так чи інакше пов'язані з фізичними величинами, проте є завдання, присвячені саме зіставленню величин та їх визначень та (або) їх одиниць виміру. У ЄДІ це завдання №18, в ОДЕ – №1 та №2.

Швидкість (фізика)

У цій статті пояснюється, що таке швидкість у фізиці. Отже, ви дізнаєтеся, що таке швидкість у фізиці, як розраховується швидкість та конкретний приклад її розрахунку.

Що таке швидкість у фізиці?

У фізиці швидкість - Це скалярна величина, що зв'язує відстань з часом. Отже, у фізиці швидкість визначається як відношення пройденої відстані до витраченого часу.

Тому розрахунку швидкості пройдену відстань необхідно розділити на необхідний інтервал часу.

Отже, швидке тіло означає, що воно долає велику відстань за короткий час. Іншими словами, чим швидше рухається тіло, тим більша відстань воно пройде за той самий час.

Наприклад, якщо тіло рухається з постійною швидкістю 2 м/с, це означає, що за секунду це тіло переміщується на 2 метри. Отже, за одну секунду ви просунетеся на 2 метри, за дві секунди - на 4 метри, за три секунди - на 6 метрів і т.д.

формула швидкості

Швидкість дорівнює пройденій відстані (d), поділеній на зміну часу (t). Таким чином, у фізиці, щоб обчислити швидкість тіла, ми повинні розділити пройдену тілом відстань на час, що минув між початковим і кінцевим моментом (v=d/t).

Таким чином , формула для розрахунку швидкості у фізиці виглядає так:

Швидкість виявляється у одиницях довжини, розділених на одиниці часу. Таким чином, одиницею швидкості у Міжнародній системі (СІ) є метр, розділений на секунду (м/с).

Зверніть увагу, що розрахунок швидкості здійснюється на основі пройденої відстані, а не переміщення. Хоча іноді вони можуть бути однаковими, пройдена відстань не завжди збігається із переміщенням. Тому ми маємо знати, як розрізняти ці два поняття.

Вправу на швидкість вирішено

• Тіло спочатку знаходиться в положенні х ₁ = 2 м, через деякий час воно перебуває в положенні х ₂ = 9 м і, нарешті, закінчується в положенні х ₃ = 6 м-коду. Якою є швидкість тіла, якщо весь шлях він пройшов за 8 с?

Кінцеве положення тіла знаходиться позаду його проміжного положення, проте для визначення швидкості необхідно враховувати весь пройдений шлях. Отже, ми спочатку порахуємо пройдену відстань першому ділянці, потім простір, пройдений другою ділянці.

Таким чином, загальна пройдена відстань є сумою двох розрахованих відстаней:

Нарешті ми використовуємо формулу швидкості, щоб знайти її значення:

приклади швидкість

Побачивши визначення швидкості у фізиці, ми побачимо кілька прикладів поширених значень швидкості у повсякденному житті:

• Швидкість світла у вакуумі: 299792458 м/с.
• Швидкість звуку повітря: 343,2 м/с.
• Крейсерська швидкість: 230 м/с.
• Максимальна швидкість боліду Формули 1: 105 м/с.
• Швидкість найшвидшої людини: 10,4 м/с.
• Швидкість найшвидшої черепахи: 0,3 м/с.
• Швидкість електрону: 0,001 м/с.

швидкість та швидкість

У цьому розділі ми побачимо, у чому різниця між швидкістю та швидкістю, тому що у фізиці це два різні поняття та їх часто плутають.

Швидкість - Векторна величина, що вказує на зміну положення тіла щодо часу. Таким чином, у фізиці швидкість визначається як приватне між переміщенням та інтервалом часу, що пройшов між початковим та кінцевим положенням.

Отже, у фізиці різниця між швидкістю та швидкістю полягає у відстані, необхідному для виконання обчислень.Швидкість розраховується з урахуванням пройденого відстані, а швидкість розраховується з урахуванням зміщення, тобто різниці між кінцевим становищем і початковим становищем.

Таким чином, швидкість тіла завжди дорівнюватиме або більше його швидкості, оскільки відстань, пройдена для переходу від однієї точки до іншої, дорівнює або більше переміщення між цими двома точками.

швидкість та кутова швидкість

Нарешті, ми побачимо, чим швидкість відрізняється від кутової швидкості, оскільки це два типи швидкості з різними значеннями.

У фізиці кутова швидкість вимірює швидкість обертання тіла, тобто кутова швидкість - це швидкість, з якою обертається об'єкт.

Отже, різниця між швидкістю та кутовою швидкістю полягає в тому, що швидкість вказує на відстань, пройдену за одиницю часу, а кутова швидкість вказує кут, пройдений за одиницю часу.