Человек живет в мире природы. Ты сам и все, что тебя окружает, — воздух, деревья, река, солнце — это различные объекты природы. С объектами природы постоянно происходят изменения, которые называются природными явлениями.
С древних времен люди пытались понять: как и почему происходят различные явления?
Посмотри, как с дерева падают листья. В этом простом природном явлении участвует множество объектов природы: дерево, лист, воздух, Земля. Объекты природы, которые участвуют в природном явлении и изучаются физикой, называются физическими телами, а природные явления, происходящие с ними, называются физическими явлениями.
Вспомни к уроку: Физическое явление, Физическое тело
Ты уже знаешь, что изучение различных физических явлений начинается с наблюдения.
Проведи наблюдение за тем, как падает камень. Он всегда падает вниз. Посмотри, как падают капли дождя. Они также падают всегда вниз. Наблюдая за падением камня и капель (рис. 7), ты можешь установить следующую закономерность: они всегда падают вниз к поверхности земли.
Очень часто, для того чтобы получить новое знание, человечество должно пройти очень долгий путь.
Например, получить знания о форме и размерах Земли удалось далеко не сразу. Это представление сформировывалось постепенно, по мере накопления информации об окружающем мире. Сначала у людей было представление, что Земля плоская и лежит на большой черепахе или ките (рис. 9). В те времена люди жили на очень ограниченном пространстве и мало путешествовали. С развитием мореплавания они получали все больше и больше информации о поверхности Земли.
Вспомни к уроку: Физическое явление, Физический закон
Наблюдая за падением камня, мы провели изучение физического явления и сформулировали физический закон. Однако точно сказать, с какой высоты падал камень и как быстро он совершал падение, мы не можем.
Выстроить свой распорядок дня, определить продолжительность урока и перемены нам помогает физическая величина — время. Для измерения времени служит прибор, который называется часами. С помощью часов мы можем определить, быстро или медленно протекает тот или иной процесс.
Человечество на разных этапах своего развития придумывало и использовало различные виды часов. В результате наблюдения за вращением Земли были изобретены солнечные часы (рис. 11).
Вспомни к уроку: Физическая величина, Физическое тело
Для того чтобы точно определить значение физической величины, необходимы средства, которыми можно их измерять. Такими средствами измерения не только в физике, но и в повседневной жизни являются измерительные приборы. Измерительные приборы служат для измерения таких физических величин, как температура, время, масса.
Для основных физических величин, таких как метр и килограмм, в мире разработаны и приняты различные эталоны, которые хранятся в Международном бюро мер и весов во Франции. С эталонов сделаны точные копии физических величин, которые разосланы по разным странам. В России основные эталоны физических величин хранятся в Главной палате мер и весов в Санкт-Петербурге.
Вспомни к уроку: Механические явления, Физическое тело, Физические явления
Представь себе, что ты сидишь в лодке, которая плывет по течению реки. Если закрыть глаза, то нельзя определить, движется ли лодка относительно берега или стоит на месте.
Для определения скорости движения физических тел люди придумали различные приборы. Например, в автомобиле находится прибор, который называется спидометром (рис. 23). По его показаниям определяют скорость автомобиля в данный момент времени. По скорости движения водитель может определить время прибытия в назначенный пункт. Для этого необходимо все расстояние, которое требуется проехать автомобилю, разделить на среднее показание спидометра.
Вспомни к уроку: Механика, Скорость
Попробуй провести опыт. Возьми два шарика разного размера, которые сделаны из одного материала. Лучше всего для опыта подойдут железные шарики. На ровной горизонтальной поверхности покати эти шарики навстречу друг другу с одинаковой скоростью (рис. 26).
Существует несколько способов определения массы. С одним из них — изменением скорости тела при взаимодействии — ты познакомился сегодня. Другой — взвешивание — тебе давно хорошо известен.
Взвешивание — один из самых древних способов определения массы. Взвешивание проводится с помощью весов — прибора для определения массы физического тела путем ее сравнения с массой копии принятого эталона.
Вспомни к уроку: Масса, Взаимодействие
Посмотри на рисунок, на котором изображены тележка и человек. До тех пор, пока человек не начнет толкать тележку, она будет находиться в состоянии покоя. Толкая тележку, человек приводит ее в движение. В этом случае скорость тележки изменяется под действием руки человека (рис. 32).
Камень, брошенный в горизонтальном направлении, упадет на поверхность Земли. Мяч, брошенный вверх, через некоторое время тоже упадет на поверхность Земли. Подпрыгнувший человек вскоре вновь окажется на земле. У всех этих явлений одна и та же причина — притяжение Земли. Эта сила не только притягивает деревья, дома, людей и все, что находится на поверхности Земли, но и действует на такое большое тело, как Луна.
Вспомни к уроку: Ускорение, Сила
Автомобиль, который стоит на месте, начинает движение. Через некоторое время он постепенно разгоняется и достигает большой скорости.
Люди давно искали способы, которые помогли бы уменьшить возрастание скорости при падении. И такой способ был найден, когда поняли, что воздух тоже обладает сопротивлением. Если ты бросишь одновременно скомканный и расправленный листы бумаги, то увидишь, что скомканный лист упадет значительно быстрее расправленного. Это происходит потому, что воздух оказывает сопротивление любому падающему телу. Чем больше будет площадь поверхности листа, тем больше сопротивление воздуха и тем медленнее он будет падать.
Вспомни к уроку: Сила
Если ты попробуешь везти санки, то заметишь, что по земле их тянуть значительно тяжелее (рис. 41), чем по снегу (рис. 42). В чем же дело? Оказывается, что при взаимодействии полозьев санок и земли или снега очень большое влияние оказывает трение друг о друга соприкасающихся поверхностей.
Только благодаря трению колес о дорогу автомобиль может передвигаться. Если бы не было трения, то автомобиль просто не смог бы сдвинуться. Его колеса скользили бы по асфальту, а сам автомобиль стоял бы на месте. Для увеличения силы трения автомобильные покрышки делают не гладкими, а рифлеными (рис. 45), чтобы они лучше цеплялись за поверхность, по которой едет автомобиль. Подошву зимней обуви также делают рифленой, чтобы ботинки или сапоги меньше скользили.
Вспомни к уроку: Физическое тело, Сила трения, Сила тяжести
Мы уже выяснили, что для того, чтобы тело приобрело или изменило свою скорость, на тело должно воздействовать другое тело.
Попробуем рассмотреть случай, когда на тело, имеющее определенную скорость движения, не будут действовать другие тела.
Любое движущееся тело из-за инерции останавливается не сразу. Об этом нужно помнить. Например, необходимо помнить, что автомобиль, который ехал на большой скорости и резко начал торможение, будет продолжать движение по инерции еще некоторое время, даже если его колеса не будут вращаться. Поэтому нельзя перебегать дорогу перед едущим и даже тормозящим автомобилем.
Вспомни к уроку: Ускорение, Сила, Масса
Если положить книгу на полку, то книга и полка будут взаимодействовать между собой. Книга вследствие ее притяжения к Земле, будет оказывать давление на полку с некоторой силой. Тяжелая толстая книга будет действовать на полку с большей силой, тонкая — с меньшей. Если на полку положить много тяжелых книг, то полка будет прогибаться под действием этой силы.
Вес — это сила, с которой тело действует на опору или подвес вследствие его притяжения к Земле. Эта сила зависит от массы тела и ускорения свободного падения.
Масса тела является постоянной величиной для каждого конкретного тела, а значение ускорения свободного падения может изменяться в зависимости от условий. Например, на Луне ускорение свободного падения в 6 раз меньше, чем на Земле.
Вспомни к уроку: Сила, Вес тела, Сила тяжести
Попробуй поднять штангу, масса которой больше твоей массы. Скорее всего, у тебя ничего не получится. Сила человека ограничена. Однако еще в древности люди смогли придумать простые приспособления, которые увеличивали человеческую силу. Их назвали простыми механизмами. Одним из таких приспособлений является рычаг.
Использование простых механизмов, таких как рычаг, значительно упрощает работу, которую делает человек. Кроме рычага, существуют другие простые механизмы: ворот, блок, наклонная плоскость. Принцип их действия похож на принцип действия рычага.
Блок применяется в работах, связанных с подъемом различных грузов на высоту. Он представляет собой устройство, имеющее форму колеса, по которому пропускают веревку или трос. Различают два вида блоков — подвижный и неподвижный.
Вспомни к уроку: Простые механизмы
Рассмотри, как происходит передача вращательного движения от большой шестерни к маленькой в велосипеде (рис. 61). Велосипедист, нажимая на педали, вращает большую шестерню 1. Это усилие передается с помощью цепи на заднюю шестерню 2. При этом скорость вращения маленькой шестерни (2) будет значительно больше, чем большой.
Зубчатая, ременная и цепная передачи нашли широкое применение в различных станках и механизмах.
Зубчатая передача применяется в коробке передачи машин и станков. Приводя в соприкосновение шестерни разного диаметра, подбирают необходимую скорость вращения ведомого вала. Так происходит переключение передачи в автомобиле, токарных и слесарных станках.
Вспомни к уроку: Сила
В повседневной жизни мы говорим, что человек совершает работу, если выполняет какое либо действие, например переносит тяжести, копает землю, пилит, шьет.
При забивании гвоздя в доску мы поднимаем молоток, совершая работу. Поднятый молоток обладает энергией, которая равна работе, совершенной по его поднятию. Опускаясь, молоток совершает работу по забиванию гвоздя, преодолевая силу сопротивления, которая действует на гвоздь со стороны доски.
В природе постоянно происходят различные изменения, которые называются явлениями природы. Физика — наука, изучающая явления природы. Для точного описания явлений природы и их изучения используют измерительные проборы, такие как рулетка, часы, динамометр, весы, термометр. Измерительные приборы служат для измерения физических величин. Каждая физическая величина имеет свои единицы измерения.
I. Выбери верное продолжение фразы:
1. Состояние тела, при котором его вес равен нулю, называется:
• невесомостью;