Вага тіла. Невагомість.

Мета.

Навчальна. Ввести поняття ваги тіла та невагомості. З’ясувати причини зміни ваги тіла.

Розвиваюча. Розвивати логічне мислення.

Виховна. Виховувати культура наукового мислення.

Тип уроку. Урок засвоєння нових знань.

Дидактичні матеріали:

• Фізика: 10 кл.: підруч. для загальноосвіт. навч. закл.: рівень стандарту/ Бар'яхтар В. Г., Довгий С.О., Божинова Ф. Я, Кірюхіна О. А., ТОВ "Видавництво "Ранок"" , 2018.

План

1. Організаційний момент. Актуалізація опорних знань.
2. Вага тіла. Невагомість.
3. Запитання до уроку.
4. Домашнє завдання.
5. Перевір себе.
6. Для допитливих.

Хід уроку

1. Організаційний момент. Актуалізація опорних знань.

Перевірка домашнього завдання.

2. Вага тіла. Невагомість.

Вага тіла. 

Вага тіла - це сила, з якою тіло діє на опору чи підвіс внаслідок притягання до Землі або руху з прискоренням.

У СІ одиниця ваги  (ньютон). Слід зауважити, що вага і сила тяжіння прикладені до різних тіл: сила тяжіння - до центра мас тіла, а вага тіла - до опори чи підвісу.

Вага тіла і сила тяжіння відрізняються й своєю природою: сила тяжіння має гравітаційну природу; вага тіла - це сила пружності, тому вага має електромагнітну природу.

Вага тіла залежить від прискорення, з яким  рухається опора:

• Якщо тіло в інерціальній системі відліку нерухоме, або рухається прямолінійно і рівномірно то його вага дорівнює силі тяжіння:  .

• Якщо  i , то .

Наприклад, зменшення ваги тіла спостерігається під час опускання тіла в ліфті з прискоренням вниз (мал. а) та під час  гальмування ліфта при русі вгору; під час руху по опуклому мосту (мал. б).

        Зменшується і вага пілота у верхній частині траєкторії піке:

, .

• Якщо   i , то  .

Наприклад, вага тіла збільшується під час підйому ліфта з прискоренням (мал. а) та при гальмуванні ліфта під час його опускання (мал. б); при русі тіла по увігнутому мосту (мал. в)...

• Якщо   i , то .

Наприклад, вага мотоцикліста збільшується на поворотах (мал. а); пілот зазнає збільшення ваги при виконанні фігур вищого пілотажу (мал. б), під час прискореного прямолінійного руху в автомобілі...

Збільшення ваги тіла, зумовлене прискореним рухом опори чи підвісу, називають перевантаженням.

Дію перевантаження відчувають на собі космонавти під час старту космічної ракети та на ділянці гальмування космічного корабля, що входить в щільні шари атмосфери. Зазнають перевантажень і пілоти, виконуючи фігури вищого пілотажу, і водії автотранспорту під час руху з великим прискоренням. Більше того, перевантажень зазнає кожна людина, стрибаючи з певної висоти. Під час перевантаження внутрішні органи людини, які спираються на ту чи іншу частину її тулуба (скелета), теж збільшують свою вагу. Зрозуміло, що це може викликати болісні відчуття. Щоб організм людини міг без шкоди для здоров’я витримувати великі навантаження, потрібні спеціальні тренування. Особливо це стосується космонавтів, пілотів, спортсменів, яким доводиться витримувати великі перевантаження.

Коефіцієнтом перевантаження називають відношення ваги тіла, що рухається з прискоренням, до ваги тіла в стані спокою: .

У разі k-кратного перевантаження вага тіла збільшується в (k+1) разів. Треновані люди порівняно легко витримують чотирикратні перевантаження. В окремих випадках доводиться витримувати десятикратні перевантаження. Зрозуміло, що під час конструювання машин і механізмів слід враховувати ті навантаження, яких можуть зазнавати їх деталі в процесі роботи.

• Якщо  , то  P=0 H - вага тіла рівна нулю.

Стан, за якого вага тіла дорівнює нулю, називають невагомістю.

Тіло перебуває в цьому стані, коли на нього діє лише сила тяжіння. Найвідомішим прикладом невагомості є невагомість, в умовах якої перебувають космонавти і предмети, що їх оточують, на космічних кораблях під час орбітальних польотів.

Стан невагомості можна створити і на Землі. Варто лише надати тілу умов, за яких воно могло б падати разом з опорою. Зокрема, ви без особливих труднощів можете самі привести своє тіло до стану невагомості. Для цього слід підстрибнути. Той невеликий інтервал часу, протягом якого на тіло діє лише сила тяжіння, ви перебуватимете в стані невагомості.

Умови невагомості призводять до зникнення деформації тіл під дією сили тяжіння.

3. Запитання до уроку.

Запитання 25.1. Що таке вага тіла? Як її позначають, в яких одиницях вимірюють?

Запитання 25.2. Як змінюється вага тіла під час його прямолінійного прискореного руху та руху по колу?

Запитання 25.3. Що таке невагомість тіла? Наведіть приклади перебування тіл в невагомості.

Запитання 25.4. Чи перебуває парашутист під час стрибка у стані невагомості?

Запитання 25.5. Що таке перевантаження, коефіцієнт перевантаження? Які перевантаження є безпечними для людини? Що є наслідком перевантаження?

Запитання 25.6. До якого моменту зростає швидкість руху парашутиста під час затяжного стрибка?

Запитання 25.7. Відомо, що швидкість кульки, яка рухається під дією сили тяжіння, при наближенні до землі збільшується, а швидкість дощової краплі, навпаки, зменшується. Поясніть це явище.

4. Домашнє завдання.

Підручник:  §12.

Усне опитування по запитаннях до уроку.

5. Перевір себе.

6. Для допитливих.