Презентация по физике на тему: «вес тела. невесомость.» (7 класс)

Физика — Поурочные разработки по программе А. В. Перышкина и Громова С. В. 9 класс

Перегрузка и невесомость — ГРАВИТАЦИОННЫЕ ЯВЛЕНИЯ

Цель урока:

Сформулировать понятие перегрузки и невесомости.

Ход урока

I. Повторение. Проверка домашнего задания

— Какую скорость называют первой космической?

— Как изменяется скорость движения спутника по орбите с увеличением высоты Л?

— Зависит ли скорость спутника от его массы?

— Как направлены скорость и ускорение спутника, движущегося по круговой орбите? Чему равно ускорение такого спутника?

— Можно ли считать круговое движение спутника равноускоренным? Почему?

— На какие два класса делятся искусственные спутники Земли?

— Какую скорость называют второй космической? Чему она равна?

— Что представляет собой третья космическая скорость?

— Какое движение называют реактивным?

— Для ускорения нужна сила, а сила — это действие одного тела на другое. Почему же ускоряются ракета, когда в космическом пространстве вокруг нее нет никаких тел?

II. Новый материал

Рассмотрим сначала случай, когда ракета стартует и начинает разгоняться (рис. 197). Ускорение ракеты а направлено противоположно ускорению g. На космонавта действуют две силы: сила тяжести mg (со стороны Земли) и сила реакции опоры N со стороны кресла. Их равнодействующая F = N – mg направлена вверх, чтобы обеспечить космонавту ускорение а (космонавт неподвижен относительно ракеты). По второму закону Ньютона

F = mа,

т. е.

N — mg = mа,

откуда

N = mg + mа = m(а + g).

Вес космонавта Р приложен к креслу. По третьему закону Ньютона вес космонавта равен по величине силе реакции опоры N:

Р = N = m(g + а).

Из этой формулы следует, что при разгоне ракеты вес космонавта увеличивается по сравнению с силой тяжести на величину mа. Таким образом космонавт испытывает перегрузку.

Перегрузку можно характеризовать отношением ускорения ракеты а к ускорению свободного падения g — коэффициентом перегрузки:

n = a/g.

Тогда вес космонавта

Р = m(g + a) = mg(1 + a/g) = mg(1 + n).

Перегрузки в космических летательных аппаратах могут быть очень существенными, выдержать такие перегрузки могут только специально подготовленные люди. Поэтому достаточно наивно смотрятся кадры из фильма «Армагеддон», где «простые американские парни» во главе с Брюсом Уиллисом, облетая вокруг Луны, выдерживают десятикратную перегрузку.

А что же происходит, если направления ускорения ракеты и ускорения свободного падения совпадают (рис. 198)? В этом случае равнодействующая сила F = mg — N сообщает космонавту ускорение а:

F = mа.

Тогда

mg — N = mа,

откуда

N = mg — mа = m(g — а).

Следовательно, вес космонавта

Р = N = m(g — a).

Как видно, вес космонавта уменьшается по сравнению с силой тяжести, действующей на Земле. В частности, когда ракета выходит на орбиту и выключает двигатели, ускорение ракеты a -g. Поэтому вес космонавта

P = m(g — g) = 0.

Состояние космонавта (впрочем и любого тела), при котором его вес равен нулю, называется невесомостью.

Для того чтобы испытать состояние невесомости или перегрузки совсем не обязательно отправляться в космос. Достаточно сходить на аттракцион «Американские горки». Кроме того, состояние невесомости вы испытываете всегда, когда находитесь в прыжке.

III. Закрепление изученного

— Что такое перегрузка? Когда она наступает?

— Что называют коэффициентом перегрузки?

— Какие силы действуют на космонавта в стартующей ракете? Как они направлены?

— Что такое невесомость? Когда она возникает?

— Как невесомость влияет на организм человека?

IV. Решение задач

1. Чему равен вес летчика-космонавта массой m = 70 кг при старте ракеты с поверхности Земли с ускорением a = 15 м/с2? (Ответ: Р = m(g + a) = 1750 Н.)

2. Летательный аппарат, совершая вертикальную посадку на поверхность Земли, равномерно уменьшает свою скорость от v = 20 м/с до 0 за 1 с. Чему равен вес пилота массой m = 80 кг при посадке? Каков коэффициент перегрузки? (Ответ: Р = m(g + v/t) = 960 Н; n = 0,2.)

Домашнее задание

1. § 46;

2. Задачи 175, 176.

Предыдущая

Следующая

Подписи к слайдам:

Слайд 2

НЕВЕСОМОСТЬ Если тело вместе с опорой свободно падает, то a = g , и из формулы P = m ( g – a ) следует, что P = 0. Исчезновение веса при движении опоры с ускорением сводного падения называется невесомостью . Невесомость бывает двух видов: Статическая невесомость – потеря веса, которая возникает на большом расстоянии от небесных тел из – за ослабления притяжения. 2) Динамическая невесомость – состояние, в котором находится человек во время полета по орбите.

Слайд 3

Тело под действием внешних сил будет в состоянии невесомости, если: 1) Действующие на тело силы являются только массовыми (силы тяготения); Поле этих массовых сил локально однородно; Начальные скорости всех частиц тела по модулю и направлению одинаковы.

Слайд 4

Пламя в невесомости В невесомости пламя свечи принимает сферическую форму и имеет голубой цвет Пламя свечи на Земле Пламя в невесомости

Слайд 5

Кипение жидкости в невесомости В невесомости кипение становится гораздо более медленным процессом. Однако вибрация жидкости может привести к ее резкому вскипанию. Этот результат имеет значение для космической индустрии. Кипение воды на Земле Кипение воды в условиях невесомости

Слайд 6

ЧЕЛОВЕК И НЕВЕСОМОСТЬ Пути решения проблем, связанных с невесомостью: Мышечная тренировка, электростимуляция мышц, отрицательное давление, приложенное к нижней половине тела, фармакологические и др. средства; Создание на борту космического аппарата искусственной тяжести; Ограничение мышечной активности, лишение человека привычной опоры по вертикальной оси тела, снижение гидростатического давления крови и т.д.

Слайд 7

Итоги Невесомость возникает тогда, когда тело свободно падает вместе с опорой, т.е. ускорение тела и опоры равно ускорению свободного падения; Невесомость бывает двух видов: статическая и динамическая; Невесомость может быть использована для осуществления некоторых технологических процессов, которые трудно или невозможно реализовать в земных условиях; Изучение пламени в условиях невесомости необходимо для оценки пожароустойчивости космического корабля и при разработке специальных средств пожаротушения;

Слайд 8

Итоги Детальное понимание процесса кипения жидкости в космосе крайне важно для успешного функционирования космических аппаратов, несущих на борту тонны жидкого топлива; Влияние невесомости на организм является отрицательным, так как вызывает изменение ряда его жизненных функций. Это можно исправить путем создания на космическом корабле искусственной тяжести, ограничения мышечной активности космонавтов и т.д.; Человек может быть прооперирован в космическом пространстве, в условиях невесомости

Это доказали Французские медики во главе с профессором Домиником Мартеном из Бордо.

Популярные темы сообщений

  • Средневековое искусство

    Искусство средневековья, особенно в странах Западной Европы (впрочем, как и всей Европы в целом) характеризуется своей тесной связью с религией, аскетизмом, а также близостью к народному творчеству. Следует также сказать,

  • Природа Московской области

    Природа Московской области представлена разнообразием флоры и фауны: хвойные леса, прекрасные озера, широкие поля, богатый растительный и животный мир. На территории области находятся национальный парк «Лосиный остров», заповедник «Завидово»

  • Исследование Африки

    Благодаря развитию технического и информационного прогресса, на сегодняшний день практически нет неосвоенных участков земного шара, за исключением маленьких островов в океане. В древний же период, любое открытие требовало колоссальной

Вариант №2

Невесомость представляет собой состояние, при котором вес тела равняется нулю. Именно вес, так как масса предмета, при любом условии, остаётся неизменной. Обусловлено это отдалением от зоны действия земной гравитации и отсутствием таких факторов, как сил тяжести, сила сопротивления и реакция плоскости. Все тела начинают двигаться с одинаковым ускорением, поэтому человек, находящийся в космосе не чувствует тяжесть собственного тела, становиться невесомым, предметы, выпущенные в невесомость, не могут столкнуться и упасть, так так пол, стены и все окружение движется с той же скоростью, что и они.

Для нас невесомость — не природная стихия, соответственно неблагоприятно сказываться на организме в целом. Снижается  мышечный тонус, не используясь по своему назначению мышцы выключаться, что может привести к их атрофированию Слабеют кости из-за нарушения фосфорного обмена. Нарушается работа кровеносной системы — сердцу, как главному насосу, нет необходимости с прежней силой продавливать кровь по сосудам, доставляя ее к мозгу. Все это называется синдромом космической адаптации. Только при правильной организации деятельности в невесомости, а именно заблаговременная подготовка космонавтов к невесомости в космических лабораториях, специальные физические нагрузки и медикаменты, возможно избежать пагубного ее воздействия.

Невесомость — это не только космос и внеземное пространство, любой, свободно падающий предмет, некоторой время находится в состоянии невесомости. Человеку же достаточно подпрыгнуть, и отрезок времени между отрывом и приземлением обратно на землю и будет невесомость. Также чувство невесомости, как побочное явление ощущается при полетах на гражданских самолётах. Но, так как, это состояние опасно для неподготовленного человека, пилоты, во избежание осуществляют посадку постепенно сбрасывая высоту, как бы опускаясь по ступеням. Подобное чувство известно и гонщикам на спортивных соревнованиях.

На межорбитальных станциях уделяют огромное внимание изучению и организации быта космонавтов в состоянии невесомости. Например, чтобы избежать застоя углекислого газа, накапливаемого при дыхании, устанавливают большое количество вентиляторов, которые перемешивают его с кислородом

В настоящее время для подготовки космонавтов к выходу в космос существуем несколько способов. Как и раньше, большинство из них тренируются в космических лабораториях. Это переоборудованный самолёт, движущийся по баллистической траектории. Такой способ тренировки позволяет космонавтам до 40 секунд погружаться в состояние невесомости, отрабатывая необходимые навыки.

Российская компания Росскосмос и ряд других, производят самолёты, способные осуществлять полеты достигая состояния невесомости, не выходя в космос. За время полета, а это обычно полтора часа, пилот проводит около десяти сессий по 25 секунд невесомости. Процесс довольно дорогостоящий, но тем не менее, позволяет желающему, не выходя в космическое пространство, очутится в невесомости.

По физике 7, 9, 10 класс кратко

Невесомость

Выясним некоторые особенности веса. Вес – это сила, с которой тело давит на опору или растягивает подвес, из этого следует, что если тело не подвешено или не закреплено на опоре, то его вес равен нулю. Данный вывод кажется противоречивым нашему повседневному опыту. Однако он имеет вполне справедливые физические примеры.

Если пружину с подвешенным к ней телом отпустить и позволить ей свободно падать, то указатель динамометра будет показывать нулевое значение (Рис. 4). Причина этого проста: груз и динамометр движутся с одинаковым ускорением (g) и одинаковой нулевой начальной скоростью (V). Нижний конец пружины движется синхронно с грузом, при этом пружина не деформируется и силы упругости в пружине не возникает. Следовательно, не возникает и встречной силы упругости, которая является весом тела, то есть тело не обладает весом, или является невесомым.            

Рис. 4. Свободное падение пружины с подвешенным к ней телом (Источник)

Состояние невесомости возникает благодаря тому, что в земных условиях сила тяжести сообщает всем телам одинаковое ускорение, так называемое ускорение свободного падения. Для нашего примера мы можем сказать, что груз и динамометр движутся с одинаковым ускорением. Если на тело действует только сила тяжести или только сила всемирного тяготения, то это тело находится в состоянии невесомости

Важно понимать, что в этом случае исчезает только вес тела, но не сила тяжести, действующая на это тело

Состояние невесомости – не экзотика, довольно часто многие из вас его испытывали – любой человек, подпрыгивающий или спрыгивающий с какой либо высоты, до момента приземления находится в состоянии невесомости.

Рассмотрим случай, когда динамометр и прикрепленное к его пружине тело движутся вниз с некоторым ускорением, но не совершают при этом свободного падения. Показания динамометра уменьшатся по сравнению с показаниями при неподвижном грузе и пружине, значит, вес тела стал меньше, чем он был в состоянии покоя. В чем причина такого уменьшения? Дадим математическое объяснение, опираясь на второй закон Ньютона.

Рис. 5. Математическое объяснение веса тела (Источник)

На тело действуют две силы: сила тяжести, направленная вниз, и сила упругости пружины, направленная вверх. Эти две силы сообщают телу ускорение. и уравнение движения будет иметь вид:

 m =  + m

Выберем ось y (Рис. 5), поскольку все силы направлены вертикально, нам достаточно одной оси. В результате проецирования и переноса слагаемых получим – модуль силы упругости будет равен:

ma =  mg — Fупр

Fупр =  mg — ma,

где в левой и правой части уравнения стоят проекции сил, указанных во втором законе Ньютона, на ось y. Согласно определению, вес тела по модулю равен силе упругости пружины, и, подставив ее значение, получим :

P = Fупр =  mg — ma = m( g — а)

Вес тела равен произведению массы тела на разность ускорений. Из полученной формулы видно, что если модуль ускорения тела меньше модуля ускорения свободного падения, то вес тела меньше силы тяжести, то есть вес тела, движущегося ускоренно, меньше веса покоящегося тела.

Рассмотрим случай, когда тело с грузиком движется ускоренно вверх (Рис. 6).

Стрелка динамометра покажет значение веса тела большее, чем покоящегося груза.

Рис. 6. Тело с грузиком движется ускоренно вверх (Источник)

Тело движется вверх, и его ускорение направлено туда же, следовательно, нам необходимо поменять знак проекции ускорения на ось у.

Из формулы видно, что теперь вес тела больше силы тяжести, то есть больше веса покоящегося тела.

Увеличение веса тела, вызванное его ускоренным движением, называется перегрузкой.

Это справедливо не только для тела, подвешенного на пружине, но и для тела, укрепленного на опоре.

Рассмотрим пример, в котором проявляется изменение тела при его ускоренном движении (Рис. 7).

Автомобиль движется по мосту выпуклой траектории, то есть по криволинейной траектории. Будем считать форму моста дугой окружности. Из кинематики мы знаем, что автомобиль движется с центростремительным ускорением, величина которого равна квадрату скорости, деленной на радиус кривизны моста. В момент нахождения его в наивысшей точке, это ускорение будет направлено вертикально вниз. Согласно второму закону Ньютона это ускорение сообщается автомобилю равнодействующей силой тяжести и силой реакции опоры.

m =  + m

Выберем координатную ось у, направленную вертикально вверх, и запишем это уравнение в проекции на выбранную ось, подставим значения и проведем преобразования:

 

Рис. 7. Наивысшая точка нахождения автомобиля (Источник)

Вес автомобиля, по третьему закону Ньютона, равен по модулю силе реакции опоры (), при этом мы видим, что вес автомобиля по модулю меньше силы тяжести, то есть меньше веса неподвижного автомобиля.

Оглавление

Глава 1. Законы взаимодействия и движения тел

  • § 1. Материальная точка. Система отсчёта
  • § 2. Перемещение
  • § 3. Определение координаты движущегося тела
  • § 4. Перемещение при прямолинейном равномерном движении
  • § 5. Прямолинейное равноускоренное движение. Ускорение
  • § 6. Скорость прямолинейного равноускоренного движения. График скорости
  • § 7. Перемещение тела при прямолинейном равноускоренном движении
  • § 8. Перемещение тела при прямолинейном равноускоренном движении без начальной скорости
  • § 9. Относительность движения
  • § 10. Инерциальные системы отсчёта. Первый закон Ньютона
  • § 11. Второй закон Ньютона
  • § 12. Третий закон Ньютона
  • § 13. Свободное падение тел
  • § 14. Движение тела, брошенного вертикально вверх. Невесомость
  • § 15. Закон всемирного тяготения
  • § 16. Ускорение свободного падения на Земле и других небесных телах
  • § 17. Прямолинейное и криволинейное движение
  • § 18. Движение тела по окружности с постоянной по модулю скоростью
  • § 19. Искуственные спутники земли
  • § 20. Импульс тела. Закон сохранения импульса
  • § 21. Реактивное движение. Ракеты
  • § 22. Вывод закона сохранения механической энергии

Глава 2. Механические колебания. Звук

  • § 23. Колебательное движение. Свободные колебания
  • § 24. Величины, характеризующие колебательное движение
  • § 25. Гармонические колебания
  • § 26. Затухающие колебания. Вынужденные колебания
  • § 27. Резонанс
  • § 28. Распространение колебаний в среде. Волны
  • § 29. Длина волны. Скорость распространения волн
  • § 30. Источники звука. Звуковые колебания
  • § 31. Высота, тембр и громкость звука
  • § 32. Распространение звука. Звуковые волны
  • § 33. Отражение звука. Звуковой резонанс

Глава 3. Электромагнитное поле

  • § 34. Магнитное поле
  • § 35. Направление тока и направление линий его магнитного поля
  • § 36. Обнаружение магнитного поля по его действию на электрический ток. Правило левой руки
  • § 37. Индукция магнитного поля
  • § 38. Магнитный поток
  • § 39. Явление электромагнитной индукции
  • § 40. Направление индукционного тока. Правило Ленца
  • § 41. Явление самоиндукции
  • § 42. Получение и передача переменного электрического тока. Трансформатор
  • § 43. Электромагнитное поле
  • § 44. Электромагнитные волны
  • § 45. Колебательный контур. Получение электромагнитных колебаний
  • § 46. Принципы радиосвязи и телевидения
  • § 47. Электромагнитная природа света
  • § 48. Преломление света. Физический смысл показателя преломления
  • § 49. Дисперсия света. Цвета тел
  • § 50. Типы оптических спектров
  • § 51. Поглощение и испускание света атомами. Происхождение линейчатых спектров

Глава 4. Строение атома и атомного ядра. Использование энергии атомных ядер

  • § 52. Радиоактивность. Модели атомов
  • § 53. Радиоактивные превращения атомных ядер
  • § 54. Экспериментальные методы исследования частиц
  • § 55. Открытие протона и нейтрона
  • § 56. Состав атомного ядра. Ядерные силы
  • § 57. Энергия связи. Дефект массы
  • § 58. Деление ядер урана. Цепная реакция
  • § 59. Ядерный реактор. Преобразование внутренней энергии атомных ядер в электрическую энергию
  • § 60. Атомная энергетика
  • § 61. Биологическое действие радиации. Закон радиоактивного распада
  • § 62. Термоядерная реакция

Глава 5. Строение и эволюция вселенной

  • § 63. Состав, строение и происхождение солнечной системы
  • § 64. Большие планеты солнечной системы
  • § 65. Малые тела солнечной системы
  • § 66. Строение, излучения и эволюция солнца и звёзд
  • § 67. Строение и эволюция вселенной

Вы приступаете к изучению последних тем курса физики основной школы. В 9 классе вам предстоит не только получить новые знания, но расширить и углубить уже имеющиеся

Например, если в 7 классе вы изучали равномерное движение, то в 9 классе перейдёте к рассмотрению движения неравномерного, познакомитесь с такой важной физической величиной, как ускорение, узнаете, что является причиной его возникновения, поймёте, почему в одних случаях тело движется прямолинейно, а в других — криволинейно, и многое, многое другое

Знания о магнитном поле, полученные вами в 8 классе, будут полезны при рассмотрении в 9 классе таких важных явлений, как возникновение электромагнитного поля и излучение электромагнитных волн. При изучении главы «Строение и эволюция Вселенной» вы убедитесь в том, что законы физики применимы и в астрономии.

А. В. Перышкин, Е. М. Гутник

Заключение

Мы разобрали понятие веса тела, выяснили основные свойства этой величины и получили формулы, которые позволяют нам рассчитать вес тела, движущегося с ускорением.

Если тело движется вертикально вниз, при этом модуль его ускорения меньше ускорения свободного падения, то вес тела уменьшается по сравнению со значением веса неподвижного тела.

Если тело движется ускоренно вертикально вверх, то его вес возрастает и при этом тело испытывает перегруз.

Список литературы

  1. Тихомирова С.А., Яворский Б.М. Физика (базовый уровень) – М.: Мнемозина, 2012.
  2. Генденштейн Л.Э., Дик Ю.И. Физика 10 класс. – М.: Мнемозина, 2014.
  3. Кикоин И.К., Кикоин А.К. Физика – 9, Москва, Просвещение, 1990.

Домашнее задание

  1. Дать определение весу тела.
  2. В чем различие между весом тела и силой тяжести?
  3. Когда возникает состояние невесомости?

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

  1. Интернет-портал Physics.kgsu.ru (Источник).
  2. Интернет-портал Festival.1september.ru (Источник).
  3. Интернет-портал Terver.ru (Источник).
Ссылка на основную публикацию