УПРАЖНЕНИЕ 14 1. В каких из следующих словосочетаний используется физический термин «сила»: сила власти, сила удара, сила воли

Question

Реши задание на изображении

Расшифровка фото нейросетью:
УПРАЖНЕНИЕ 14

1. В каких из следующих словосочетаний используется физический термин «сила»: сила власти, сила удара, сила воли, много силы потрачено на эту задачу, вооружённые силы?

2. Выразите в ньютонах силы, равные 12,5 кН; 500 мН; 3 мН.

3. Выразите силу 0,8 Н в мН; кН; МН. Результаты запишите в стандартном виде.

4. Изобразите в масштабе 1 см — 2 Н силу, направленную влево и равную 10 Н.

УПРАЖНЕНИЕ 15

1. Какие виды деформаций вы знаете? Приведите примеры. Ответ оформите в виде таблицы.

2. Какую деформацию испытывает почва под действием стоящего на ней автомобиля? Какие изменения при этом происходят с почвой?

3. На основе знаний о строении вещества объясните возникновение силы упругости в стержне, к которому подвешена люстра. Сделайте схематический рисунок расположения молекул стержня в двух случаях: до деформации и в процессе деформации.

4. Докажите, что единицей жёсткости в СИ является Н/м.
5*. Ластик жёсткостью 0,5 Н/см сжали на 1 мм. Чему равна сила упругости, с которой ластик действует на деформирующие его тела?

Answer

На фото два упражнения — 14 и 15. Ниже решения и короткие пояснения.

Кратко. В 14.1 подходит только «сила удара»; в 14.2 получаются $1{,}25\cdot10^4$ Н, $0{,}5$ Н и $3\cdot10^{-3}$ Н; в 14.3 — $8\cdot10^2$ мН, $8\cdot10^{-4}$ кН и $8\cdot10^{-7}$ МН; в 14.4 нужна стрелка длиной 5 см влево; в 15.5* сила равна $0{,}05$ Н.

Упражнение 14

1. Физический термин «сила» используется только в словосочетании «сила удара»: здесь речь о механическом действии одного тела на другое.
«Сила власти», «сила воли», «много силы потрачено», «вооружённые силы» — переносный смысл или другие значения.

2. Переводим с учётом $1\ \text{кН}=10^3\ \text{Н}$, $1\ \text{мН}=10^{-3}\ \text{Н}$:

$$
12{,}5\ \text{кН}=12{,}5\cdot10^3\ \text{Н}=1{,}25\cdot10^4\ \text{Н}=12\,500\ \text{Н}
$$

$$
500\ \text{мН}=500\cdot10^{-3}\ \text{Н}=0{,}5\ \text{Н}
$$

$$
3\ \text{мН}=3\cdot10^{-3}\ \text{Н}=0{,}003\ \text{Н}
$$

3. Стандартный вид — это запись $a\cdot10^n$, где $1\le a<10$.

$$
0{,}8\ \text{Н}=800\ \text{мН}=8\cdot10^2\ \text{мН}
$$

$$
0{,}8\ \text{Н}=0{,}0008\ \text{кН}=8\cdot10^{-4}\ \text{кН}
$$

$$
0{,}8\ \text{Н}=0{,}0000008\ \text{МН}=8\cdot10^{-7}\ \text{МН}
$$

4. Масштаб: $1$ см соответствует $2$ Н. Значит, сила $10$ Н изображается стрелкой длиной

$$
\frac{10\ \text{Н}}{2\ \text{Н/см}}=5\ \text{см}.
$$

Нужно нарисовать вектор из точки приложения влево, длиной 5 см, и подписать $F=10\ \text{Н}$.
Проверка: $5\ \text{см}\cdot2\ \text{Н/см}=10\ \text{Н}$.

Упражнение 15

1. Виды деформаций и примеры:

Вид деформации |
Пример |

Растяжение |
резиновый шнур, пружина под грузом |

Сжатие |
поролон, мяч при ударе, почва под колесом |

Сдвиг |
заклёпка, соединение деталей |

Кручение |
вал, проволока при скручивании |

Изгиб |
линейка, балка, ветка |

2. Почва под автомобилем испытывает в основном сжатие (уплотнение). Частицы почвы сближаются, объём пор уменьшается, верхний слой проседает; возможны также небольшие сдвиги слоёв.

3. Люстра тянет стержень вниз, стержень немного растягивается.
До деформации молекулы находятся около положений равновесия: силы притяжения и отталкивания между ними уравновешены. При растяжении расстояния между молекулами становятся больше $r_0$, и начинает преобладать притяжение. Молекулы стремятся вернуться в прежние положения — так возникает сила упругости, действующая на люстру вверх.

Схематически:

до деформации: $\circ-\circ-\circ$, расстояния примерно $r_0$;

после деформации: $\circ--\circ--\circ$, расстояния больше $r_0$.

Кружками можно обозначить молекулы, стрелками между ними — силы их взаимодействия.

4. По закону Гука

$$
F_{\text{упр}}=k|\Delta l|,
$$

поэтому

$$
k=\frac{F_{\text{упр}}}{|\Delta l|}.
$$

В СИ сила измеряется в ньютонах, удлинение — в метрах. Значит,

$$
[k]=\frac{\text{Н}}{\text{м}}=\text{Н/м}.
$$

То есть единица жёсткости в СИ действительно $\text{Н/м}$.

5*. Дано:

$$
k=0{,}5\ \text{Н/см},\qquad \Delta l=1\ \text{мм}.
$$

Сначала приведём единицы к согласованным:

$$
k=0{,}5\ \frac{\text{Н}}{\text{см}}=50\ \text{Н/м},
$$

$$
1\ \text{мм}=0{,}001\ \text{м}.
$$

Тогда

$$
F=k\Delta l=50\cdot0{,}001=0{,}05\ \text{Н}.
$$

Ответ: $0{,}05\ \text{Н}$, или $50\ \text{мН}$. Сила упругости направлена противоположно сжатию.

Что запомнить: при переводе единиц килло- означает $10^3$, милли- — $10^{-3}$; в законе Гука $F_{\text{упр}}=k|\Delta l|$ жёсткость и деформация должны быть в согласованных единицах.

УПРАЖНЕНИЕ 14 1. В каких из следующих словосочетаний используется физический термин «сила»: сила власти, сила удара, сила воли

Упражнение 14

Упражнение 15

Обсуждение

Упражнение 14, задание 4

Упражнение 15, задание 4

Упражнение 15, задание 5*

Упражнение 14, задание 4

Упражнение 15, задание 4

Упражнение 15, задание 5*

Вид деформации	Пример
Растяжение	резиновый шнур, пружина под грузом
Сжатие	поролон, мяч при ударе, почва под колесом
Сдвиг	заклёпка, соединение деталей
Кручение	вал, проволока при скручивании
Изгиб	линейка, балка, ветка