Силы в механике

Теория

Силы в механике

Сила — это то, что меняет скорость тела или его форму. Пока на тело не подействовали (или все силы уравновешены), оно сохраняет свою скорость — покоится или движется равномерно и прямолинейно. Это свойство называется инерцией. В задачах ОГЭ по этой теме тебя чаще всего спрашивают про три вещи: инерцию, силу тяжести и вес, силу трения. Разберём всё по порядку.

Главное

• Инерция — свойство тела сохранять свою скорость, пока другие тела на него не подействуют. Классика: автобус резко тормозит — пассажиры отклоняются вперёд, потому что их тела «стремятся» двигаться с прежней скоростью.
• Сила тяжести: F = m·g, где m — масса (кг), g = 10 м/с² — ускорение свободного падения. Это сила, с которой Земля притягивает тело.
• Вес тела: P = m·g (для тела, покоящегося на опоре). Вес — это сила, с которой тело давит на опору или растягивает подвес. Измеряется в ньютонах (Н).
• Масса — мера количества вещества, измеряется в килограммах. Масса — свойство самого тела: она одинакова на Земле, на Луне и в космосе. А вот вес зависит от g: на Луне g меньше, значит и вес меньше.
• Сила трения скольжения: F = μ·N, где μ — коэффициент трения (без единиц), N — сила нормального давления (прижимающая сила, Н). Для тела на горизонтальной поверхности N = m·g.

Запомни три факта о трении скольжения (их проверяют опытом с динамометром):

• зависит от прижимающей силы N: положил груз — трение выросло;
• зависит от материалов поверхностей: сталь по льду скользит легко (μ мал), по бетону — нет;
• не зависит от площади соприкосновения: брусок на широкой и узкой грани тянется с одной и той же силой.

Как решать

Разберём типовую задачу: брусок массой 200 г равномерно тянут динамометром, он показывает 0,4 Н. Что это даёт?

1. Переведи массу в кг: 200 г = 0,2 кг.
2. При равномерном движении сила тяги равна силе трения: F(тяги) = F(трения) = 0,4 Н.
3. Найди прижимающую силу: N = m·g = 0,2 · 10 = 2 Н.
4. Если нужно — коэффициент трения: μ = F/N = 0,4/2 = 0,2.
5. Добавили груз 200 г? N удвоилась (4 Н) — значит и трение удвоится: F = 0,2 · 4 = 0,8 Н. А μ остался прежним — материалы-то не менялись!

В задачах «как изменятся величины» рассуждай через формулы: смотри, какая буква в формуле поменялась, а какая — свойство самого тела или материалов.

Ловушки ОГЭ

• Вес и масса — не одно и то же! На Луне вес прибора уменьшится (g меньше), а масса не изменится. Ответ «масса уменьшится» — самая частая ошибка.
• Коэффициент трения не меняется от груза. Положили груз в санки — выросла сила трения F = μ·N, но μ зависит только от материалов поверхностей.
• Трение не зависит от площади. Поставил брусок на узкую грань — динамометр покажет то же самое. Не поддавайся интуиции «больше площадь — больше трение».
• В опытах делай выводы только из того, что меняли. Если материалы не меняли, утверждение про материалы из этого опыта не следует, даже если само по себе оно верное.

Где пригодится

• Задание 3 — узнать явление (инерция при торможении).
• Задание 5 — выбрать верное объяснение (трение о лёд и бетон).
• Задание 12 — «как изменятся величины» (вес и масса на Луне, трение и μ при добавлении груза).
• Задание 16 — выводы из опыта с динамометром о силе трения.

Термины темы

Понятия из теории выше — нажми, чтобы разобрать определение, признаки и пример:

• Сила — мера действия одного тела на другое; меняет скорость или форму тела, измеряется в ньютонах.
• Скорость — величина, показывающая, какой путь тело проходит за единицу времени; v = S / t, в м/с.
• Инерция — сохранение телом скорости, пока на него не действуют другие тела или их действия уравновешены.
• Сила тяжести — сила, с которой Земля притягивает тело; приложена к телу, равна m · g, в ньютонах.
• Сила трения — сила, мешающая соприкасающимся телам скользить друг по другу; Fтр = μ · N.
• Масса — мера инертности тела; измеряется в килограммах, одинакова на Земле, на Луне и в космосе.
• Ускорение свободного падения — ускорение тела при падении под действием одной силы тяжести; у Земли g ≈ 9,8 м/с².
• Ускорение — величина, показывающая, как быстро меняется скорость тела; a = Δv / Δt, в м/с².
• Вес тела — сила, с которой тело давит на опору или растягивает подвес; измеряется в ньютонах.
• Коэффициент трения — отношение силы трения скольжения к прижимающей силе: μ = Fтр / N, число без единиц.

Попробуй решить

Реши задачу этого типа прямо здесь — проверю сразу и покажу разбор:

Разбор заданий