Margarita Ginovska, Hristina Spasevska Nevenka Andonovska
Sl. 3.11. Eksperiment {to go ilustrira zakonot za zapazuvawe na impulsot *Primer 9
Download 4.51 Kb. Pdf ko'rish
|
- Bu sahifa navigatsiya:
- Pra{awa i zadai
- Sl. 3.14.
- 3.8. CENTRIFUGALNA SILA
- Primer 12.
- Sl. 3.21.
Sl. 3.11. Eksperiment {to go ilustrira zakonot za zapazuvawe na impulsot *Primer 9. Dvi`ewe na raketa Edna od primenite na zakonot za za- pazuvawe na impulsot ima pri dvi`ewe- to na raketa. Imeno, vo raketata oprede- leno koli~estvo gorivo sogoruva taka {to se obrazuva silen i brz mlaz gasovi koi{to izleguvaat od zadniot otvor (sl. 3.12). Tie sozdavaat reakcija {to ja dvi- `i raketata napred. Ako masata na raketata so gorivoto e 1 m , masata na gorivoto e 2 m , a nejzi- nata brzina e v, toga{ impulsot na rake- tata iznesuva v m 1 . Sl. 3.12. Zakon za zapazuvawe na impulsot primenet pri dvi`ewe na raketa Po sogoruvaweto na gasovite so masa m 2 , tie dobivaat brzina v g i ja zgolemuva- at brzinata na raketata za 'v, a nejzinata masa }e se namali za masata na sogoreno- to gorivo m 2 . Od zakonot za zapazuvawe na impulsot sleduva ravenkata: ) ( ) )( ( 2 1 2 1 v v m v m v v m m g ' ili g v m v m m 2 2 1 ) ( ' . Ako isfrluvaweto na gasovite se vr{i postojano so konstantna brzina v g , toga{ odnosot na isfrlenata masa gas i vremeto ( 'm 2 / 't) e konstanten. Silata F so koja raketata se dvi`i napred, spored Vtoriot Wutnov zakon mo`e da se opre- deli od ravenkata: g v m t F 2 ' ' ili g v t m F ' ' 2 . Od vtorata ravenka se gleda deka go- leminata na silata {to }e ja dvi`i rake- tata zavisi od isfrlenata masa gas vo edinica vreme i od brzinata na isfrla- weto na gasovite. Za da se ovozmo`i sogoruvawe na ga- sovite od raketata, potrebno e da ima kislorod. Poradi toa, koga dvi`eweto na raketite se odviva vo bezvozdu{en prostor, mora raketite da imaat gorivo i kislorod. Mlaznite motori na sovre- menite avioni rabotat na isti princip samo {to za sogoruvawe se koristi atmo- sferskiot vozduh. ; Pra{awa i zada~i 1. Pri re{avawe na koi problemi go prime- nuvame zakonot za zapazuvawe na impulsot? 2. Mom~e so masa 50 kg skoknuva od ~amec vo ezeroto so brzina 20 m/s. Ako ~amecot ima masa 100 kg, kolkava brzina }e dobie toj pri skokaweto na mom~eto? [Odgovor: 10 m/s.] 57 3.7. SILI NA TRIEWE Dosega opi{anite eksperimenti i re{enite zada~i bea razgleduvani vo idealni uslovi koga trieweto, vklu~u- vaj}i go i otporot na vozduhot, bea zane- mareni. Bidej}i trieweto postoi, a vo nekoi slu~ai ne mo`e da se zanemari, ne- govoto voveduvawe stanuva neophodnost vo re{avaweto na mnogu problemi. Koga se koristi sila za pomestuvawe na te{ka kutija po pod ili koga avtomo- bil so defekt se vle~e po prav i ramen pat, poradi trieweto {to postoi pome|u podlogata i kutijata (avtomobilot), niv- noto zabrzuvawe ne mo`e da se presmeta so ravenkata ma F . Koga edno telo se lizga vrz drugo, sekoga{ me|u niv se javuvaat sili na tri- ewe {to mu se sprotivstavuvaat na dvi- `eweto. Poznato e deka dve povr{ini od ist materijal poka`uvaat pogolemo tri- ewe otkolku povr{ini od razli~ni mate- rijali. Ova e edna od pri~inite zo{to le`i{tata na ma{inite ~esto se pravat od eden metal, na primer bronza, dodeka nivnite vrtlivi delovi se napraveni od drug metal, na primer ~elik. Eksperimentite poka`ale deka te- loto za da po~ne da se lizga, potrebna e sila pogolema od onaa {to e potrebna da go odr`i vo dvi`ewe. So drugi zborovi, stati~koto triewe, koe se narekuva i po~etno triewe, e pogolemo od triweto pri dvi`ewe (kineti~ko triewe). Koga teloto }e po~ne da se dvi`i, silata na triewe pri lizgawe samo malku se zgole- muva so zgolemuvawe na brzinata, a potoa stanuva konstantna. Op{t zaklu~ok e deka sekade kade {to ima dvi`ewe postoi triewe. Trie- weto se javuva kako triewe pri lizgawe i triewe pri trkalawe. Trieweto pri lizgawe i trkalawe se javuva pri dvi`e- we na tvrdi tela. Na sl. 3.13 e prika`an eksperiment {to }e ni ovozmo`i da ja opredelime go- leminata na trieweto pri lizgawe. Sl. 3.13. Trieweto pri lizgawe e proporcio- nalno na normalnata sila so koja povr{ini- te zaemno dejstvuvaat edna na druga i ne zavisi od nivnata dopirna povr{ina Na sl. 3.13(a) e prika`ano drveno te- lo so masa 500 g, koe e vle~eno po ramni- nata so konstantna brzina od te`inata G & na tegot so masa 100 g. Koristeweto na tolkava vrednost za vle~na sila e utvr- deno so vr{ewe pove}e probi i prika~u- vawe na tegovi so razli~ni masi. Teg so masa pogolema od 100 g bi go zabrzuvalo dvi`eweto na teloto, dodeka pomala ma- sa od 100 g nema da go pridvi`i. Dvi`ej- }i se so konstantna brzina, te`inata G & na tegot e vo ramnote`a so silata na triewe pri lizgawe t F & . 58 Potoa vrz teloto e dodadeno u{te edno isto telo so masa 500 g, kako na sl. 3.13(b). Silata potrebna za vle~ewe na dvete tela so konstantna brzina se dobi- va koga masata na zaka~enite tegovi iz- nesuva 200 g. Ako se dodade treto telo, a potoa i ~etvrto, za nivno vle~ewe }e bi- de potrebna masa na tegovi od 300 g i 400 g, soodvetno. Od ovie rezultati mo`e da se izvede sledniot zaklu~ok: Silata na triewe pri lizgawe t F e pravopropor- cionalna na vkupnata sila {to dejstvu- va na teloto nadolu, t.e. normalnata sila G F n & & . Taa sekoga{ ima ist pravec so pravecot na dvi`ewe, a sprotivna na- soka (vidi sl. 3.9). n t F F ~ . (3.17) Koga dvete tela od slu~ajot (b) se po- stavat ednopodrugo, kako na sl. 3.13(v), silata na triewe sè u{te e ednakva na te- `inata naegovite so vkupna masa od 200 g. Potoa,ako vrz ramninata se ostavi samo edno telo, no vo druga polo`ba, (sl. 3.13(g)), te`inata na teg so masa 100 g e dovolna za negovo dvi`ewe so konstant- na brzina. Od ovie eksperimenti mo`e da se donese sledniot zaklu~ok: Silata na triewe pri lizgawe ne zavisi od gole- minata na dopirnata povr{ina pome|u teloto i podlogata, tuku, samo od vkupnata normalna sila {to dejstvuva na nego (sl. 3.14). Voveduvaj}i konstanta na proporci- onalnost ravenkata (3.17) za silata na triewe }e go dobie oblikot: n t F F P , (3.18) kade {to P pretstavuva koeficient na triewe pri lizgawe. Toj pretstavuva bezdimenzionalna veli~ina so vrednosti pomali od edinica. Sl. 3.14. Silata na triewe sekoga{ ima sprotivna nasoka od vle~nata sila F & Primer 10. Kolkava sila e potrebna za vle~ewe na kutija od 60 kg po mazen da- bov pod? Koeficientot na triewe pome|u kutijata i podot iznesuva 0,55. Re{enie: Normalnata sila F n {to dejstvuva na podot e te`inata na kutija- ta, t.e. F n = 60 kg 9, 81 m/s 2 = 588,6 N. So zamena vo ravenkata (3.18), za si- lata na triewe se dobiva vrednosta: F t = 588,6 N 0,55 = 323,73 N. Sporeduvaweto na silata {to e po- trebna za lizgawe na edna te{ka kutija po zemja, so silata {to e potrebna za dvi- `ewe na istata kutija postavena na mali trkala, poka`uva deka trieweto pri liz- gawe e mnogu pogolemo od trieweto pri trkalawe. Zatoa na vozilata se koristat trkala, namesto skii, a kaj nekoi ma{ini se koristat trkala~ki namesto lizga~ki le`i{ta. ; Pra{awa i zada~i 1. Od {to zavisi silata na triewe i kakov e nejziniot pravec i nasoka vo odnos na prave- cot i nasokata na dvi`eweto na teloto? 2. Sandak so masa 100 kg se vle~e so sila 98,1 N po podot na edna planinska ku}i~ka. Kolkav e koeficientot na trewe pome|u sandakot i podot? [Odgovor: 0,1.] 59 3.8. CENTRIFUGALNA SILA Vo glavata 2, kade {to zboruvavme za dvi`ewe na telo po kru`nica, poka`av- me deka zabrzuvaweto na teloto mo`e da se razlo`i na dve komponenti: t r a a a & & & . Komponentata po pravec na radiusot se narekuva radijalno ili centripetalno zabrzuvawe r a & , a po pravec na tangentata na kru`nicata tangencijalno zabrzuvawe t a & . Pri kru`no dvi`ewe so konstantna brzina ima samo normalno zabrzuvawe, dodeka tangencijalnoto e ednakvo na nu- la. Ovde }e gi razgledame silite koi{to se javuvaat pri ramnomerno kru`no dvi- `ewe. Na primer, koga top~e zaka~eno za konec se dvi`i po kru`na pateka, kako na sl. 3.15, se javuva sila so koja konecot dejstvuva na top~eto. Taa sila e naso~ena kon centarot na kru`nicata po koja se dvi`i top~eto i ima isti pravec i naso- ka so centripetalnoto zabrzuvawe. Zatoa taa sila se narekuva centripetalna si- la. Spored Vtoriot Wutnov zakon ma F , kade {to zabrzuvaweto a odgova- ra na centripetalnoto zabrzuvawe r v a r 2 , za centripetalnata sila se dobi- va ravenkata: r v m F r 2 . (3.19) Vo na{iot primer ovaa sila go za- tegnuva konecot i predizvikuva centri- petalno zabrzuvawe. Ako drugiot kraj od konecot go dr`ime vo raka, toga{ cen- tripetalnata sila e onaa so koja na{ata raka go zategnuva konecot i preku nego dejstvuva na top~eto, prinuduvaj}i go da se dvi`i po kru`nicata. Me|utoa, i top- ~eto preku konecot dejstvuva na rakata i se stremi rakata da ja odvle~e od centa- rot. Taa sila so koja top~eto dejstvuva na rakata se narekuva centrifugalna sila c F (sl. 3.15). Soglasno so Tretiot Wut- nov zakon, centripetalnata i centrifu- galnata sila imaat ednakva golemina i ist pravec, a se sprotivno naso~eni. Centripetalnata sila, kako {to rekov- me, e naso~ena kon centarot na kru`ni- cata po koja se dvi`i top~eto, a centri- fugalnata sila od centarot. Toa zna~i deka ravenkata po koja mo`e da se opre- deli vrednosta na centrifugalnata sila e ista so onaa za centripetalna: r v m F F c r 2 . (3.20) Sl. 3.15. Dvi`ewe na top~e po kru`nica Iako za Zemjata ~esto se veli deka ima forma na topka, vo su{tina taa e blago splesnata topka. So precizni me- rewa e utvrdeno deka Zemjiniot dijame- tar e za 45 km pogolem na ekvatorot od onoj na polovite. Pri~inata za ova splesnuvawe e pogolemata vrednost na centrifugalnata sila {to dejstvuva na ekvatorot od onaa na polovite. Ova mo- 60 `eme da go ilustrirame so eksperiment prika`an na sl. 3.16. Dva metalni obra~i se zaka~eni na vertikalna pra~ka ko- ja{to mo`e da rotira. Obra~ite imaat pravilna kru`na forma (a) sè dodeka pra~kata ne po~ne da rotira i kaj niv da ne se javi deformacija (b). Sl. 3.16. Splesnuvawe na Zemjata se dol`i na nejzinata rotacija okolu sopstvenata oska Na sl. 3.17 e prika`an sad vo koj ima ednakov volumen na `iva i voda. Sa- dot brzo rotira okolu vertikalna oska. Bidej}i toj volumen od `iva ima 13,6 pa- ti pogolema masa od ist volumen na voda, sleduva deka centrifugalnata sila e 13,6 pati pogolema za `ivata otkolku za vo- data. Poradi toa `ivata go zafa}a nadvore{niot del od sadot, a vodata vnatre{niot. Na ovoj princip rabotat centrifugite, koi slu`at za odvojuvawe materijali so razli~ni gustini. Sl. 3.17. @ivata i vodata rotiraat vo sad; `ivata se nao|a vo nadvore{nosta. Centrifugalnata sila e pogolema za pogusti supstancii Primer 11. Centrifugalna ma{ina Centrifugalnite ma{ini, t.e. cen- trifugite, denes se del od re~isi site medicinski i industriski laboratorii i se koristat za separirawe (izdvojuvawe) na sostavnite ~esti~ki so razli~na masa rastvoreni vo te~nosti. Centrifugalna- ta ma{ina se koristi i za razdvojuvawe na smesi od supstancii so razli~na gu- stina. Isto taka se koristat vo medici- nata za odvojuvawe na krvnite zrnca od plazmata. Rabotata na centrifugite e prika- `ana na sl. 3.18. Materijalot {to se se- parira se stava vo epruveti i potoa cen- trifugata se pu{ta da rotira so golema brzina. Kako rezulat na pojavata na cen- trifugalna sila nastanuva raspredelba na ~esti~kite po masa, t.e. gustina, i onie so pogolema masa pa|aat na dnoto od epruvetata. Sl. 3.18. Centrifugata gi odvojuva crvenite krvni zrnca od plazmata Vo zavisnost od frekvencijata na rotacija, t.e. od brojot na zavrtuvawa vo minuta, centrifugite mo`at da bidat niskoobrtni i visokoobrtni. Nisko- obrtnite centrifugi se koristat vo in- dustrijata za separacija na ~esti~ki vo rastvori i vo medicinata (sl. 3.19). Bro- jot na zavrtuvawa na ovie centrifugi se dvi`i pome|u 800 i 6000 zavrtuvawa vo minuta. 61 Sl. 3.19. Fotografija na niskoobrtna centrifuga Visokoobrtnite centrifugi se na- rekuvaat i ultracentrifugi i se kori- stat vo biohemijata za separacija na ras- tvori od organski supstancii. Brojot na zavrtuvawa na ultracentrifugite, vo za- visnost od nivnata namena, se dvi`i po- me|u 40 000 i 100 000 zavrtuvawa vo minu- ta. ; Pra{awa i zada~i 1. Koja sila e pri~ina za pojava na centrifu- galnata sila? 2. Poradi {to se javuva deformacijata na sfernata forma na Zemjata? 3. Avtomobil so masa od 2200 kg vleguva so brzina 95 km/h vo krivina so radius 420 m. Najdi ja vrednosta na centrifugalnata si- la {to dejstvuva na avtomobilot vo toj mo- ment! [Odgovor: 3647,7 N.] 3.9. WUTNOV ZAKON ZA GRAVITACIJA Re~isi sekoj od nas ja ~ul prikaznata za toa kako mladiot Isak Wutn, sedej}i eden den pod jabolkovo drvo, bil udren po glavata od jabolko. Ovaa slu~ka go pottiknala Wutn na razmisluvawe za dvi`eweto na telata pri slobodno pa|a- we, za na vozrast od dvaeset i tri godini da go postavi zakonot za gravitacija. ^estopati pogre{no se veli deka Wutn ja otkril gravitacijata. Toa {to Wutn go otkril bil op{tiot zakon za gravitacija, spored koj dve tela me|useb- no se privlekuvaat so sila {to e pro- porcionalna na proizvodot od nivnite masi i obratnoproporcionalna so kva- dratot na me|usebnoto rastojanie. Na- pi{ano algebarski, ovoj zakon glasi: 2 2 1 ~ d m m F . (3.21) Silite so koi se privlekuvaat dve tela so masi m 1 i m 2 na rastojanie d se prika`ani na sl. 3.20. Sl. 3.20. Gravitaciono privlekuvawe na telo so masa m 1 na drugo telo so masa m 2 62 Teloto so masa m 1 go privlekuva te- loto so masa m 2 so sila 1 F & , ednovremeno teloto so masa m 2 go privlekuva teloto so masa m 1 so sila 2 F & . Ovie dve sili se ednakvi po golemina, no sprotivni po na- soka, t.e. F 1 = F 2 = F. Za da se dobie ravenka, vo zakonot za gravitacija se voveduva konstanta na proporcionalnost, koja{to ne zavisi od prirodata na telata i ima univerzalno zna~ewe. Taa se narekuva gravitaciona konstanta J . Toga{ zakonot za gravita- cija mo`e da se napi{e so ravenkata: 2 2 1 d m m F J . (3.22). Ako silata F vo Wutnoviot zakon za gravitacija se meri vo wutni, masite na telata m 1 i m 2 vo kilogrami i rastojanie- to d vo metri, eksperimentalno presme- tanata vrednost na gravitacionata kon- stanta J iznesuva: 2 3 11 s kg m 10 673231 , 6 J . (3.23) Poradi malata vrednost na gravita- cionata konstanta J , goleminata na sili- te na privlekuvawe pome|u telata vo prirodata zavisi od goleminata na niv- nata masa. Imeno, samo kaj nebesnite te- la, koi{to imaat golemi masi, mo`e da se zabele`i vlijanieto na gravitacio- noto privlekuvawe. Vo prirodata site zaemni dejstva po- me|u telata se ostvaruvaat vo prostorot preku fizi~ki poliwa. Gravitacionoto privlekuvawe pome|u telata se ostvaru- va vo gravitaciono pole, {to sekoe telo go sozdava vo prostorot okolu sebe. Spo- red Wutnoviot zakon za gravitacija go- leminata na gravitacionoto zaemno dejstvo pome|u telata {to se privle- kuvaat zavisi od goleminata na nivni- te masi. Vo uslovi koga edno telo so te`ina mg se nao|a na povr{inata na Zemjata, gravitacionoto zaemno dejstvo pome|u nego i Zemjata mo`e da se pretstavi so ravenkata: 2 R mM mg J , (3.24) kade {to M e masata na Zemjata, a R e nej- ziniot radius. Od ravenkata (3.24) mo`e- me da go opredelime Zemjinoto zabrzuva- we: 2 R M g J . (3.25) Ova ravenka uka`uva na faktot deka Zemjinoto zabrzuvawe ne zavisi od masa- ta na teloto. Primer 12. Presmetaj ja gravitacio- nata sila pome|u dve tela so masi od po 1 kg, koi se nao|aat vo race na ~ovek na rastojanie od 10 cm. Re{enie: Dadeni se vrednostite za ma- site na telata m 1 = m 2 = 1 kg, rastojanieto d = 10 cm pome|u niv i J = 6,67·10 –11 2 3 s kg m . Tie treba da se zamenat vo ravenkata (3. 22) za zakonot za gravitacija, pri {to dobivame: 2 11 m 1 , 0 1kg 1kg s kg m 10 67 , 6 2 3 F N 10 67 , 6 s m kg 10 67 , 6 9 2 9 F . Ovaa sila e premnogu mala za da bide po~uvstvuvana od muskulite na racete. 63 *Primer 13. Presmetaj ja gravitaci- onata sila pome|u: a) Zemjata i Mese~i- nata i b) Sonceto i Zemjata. Masite na ovie nebesni tela i rastojanijata me|u niv se dadeni na sl. 3.21. a) Gravitacionata sila pome|u Zem- jata i Mese~inata }e ja presmetame od ra- venkata (3.14) na sli~en na~in kako vo prethodnata zada~a: 2 8 24 22 2 3 11 m 10 84 , 3 kg 10 5,97 kg 10 7,32 s kg m 10 67 , 6 F 19 10 77 , 19 F N. b) Gravitacionata sila pome|u Zem- jata i Sonceto iznesuva: 2 11 30 24 2 3 11 m 10 3 , 1 kg 10 1,98 kg 10 5,97 s kg m 10 67 , 6 F N 10 84 , 78 31 F . ; Pra{awa i zada~i 1. Na koj na~in se ostvaruvaat zaemnite dejs- tva vo prirodata? 2. Od {to zavisi goleminata na gravitacio- noto zaemno dejstvo? 3. Dve identi~no golemi ~eli~ni topki so masi 210 5 kg se oddale~eni na rastojanie 2 m. Najdi ja gravitacionata sila na privle- kuvawe pome|u niv. [Odgovor: 0,667 N.] Sl. 3.21. Gravitacionata sila ja zadr`uva Mese~inata vo nejzinata orbita okolu Zemjata i Zemjata vo nejzinata orbita okolu Sonceto 3.10. DVI@EWE NA VE[TA^KITE SATELITI I KOSMI^KI BRZINI Koga nekoe vselensko letalo poletu- va vo orbitata na Zemjata kako satelit, po~etniot pravec na poletuvawe e verti- kalno nagore. Kako {to raketata se odda- le~uva od Zemjata, mlaznite motori vo to~kata P ja naso~uvaat na traektorija {to vo toj moment ima horizontalen vek- tor na brzina (sl. 3.22). ]e zamislime deka to~kata P (to~ka vo koja raketata dobiva horizontalen vektor na brzina) e vrvot na edna kula visoka pove}e stotici kilometri od koj |
Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling
ma'muriyatiga murojaat qiling