Oddziaływaniaw przyrodzie

Dział II

Bartosz Jabłonecki

Rodzaje oddziaływań

Oddziaływania

magnetyczne

(przyciąganie

i odpychanie)

-elektromagnes

elektrostatyczne

(przyciąganie

i odpychanie)

-iskra elektryczna

grawitacyjne

(przyciąganie)

- spadek

- zsuwanie

bezpośrednie

mechaniczne

- zderzenie

- zginanie

- zgniatanie

- tarcie

na odległość

Bartosz Jabłonecki

Rodzaje oddziaływań

Skutki oddziaływań statyczne, dynamiczne.

Wszystkie oddziaływania są wzajemne - jeżeli jedno ciało działa na drugie, to drugie oddziałuje na pierwsze.

Bartosz Jabłonecki

Siła jako miara oddziaływań

Siła jest miarą oddziaływania ciał.Aby określić w pełni siłę, trzeba

podać: jaki jest jej kierunek działania? w którą stronę działa siła? jaka jest wartość siły? jaki jest punkt zaczepienia siły?

Bartosz Jabłonecki

Siła jako miara oddziaływań

Siła jest wielkością wektorową. Jej graficznym obrazem jest strzałka, zwana wektorem siły.

Jednostką siły jest 1 newton (1N).Wartość siły możemy zmierzyć

siłomierzem.

Bartosz Jabłonecki

Statyczne skutki oddziaływań mechanicznych.

Siły pojawiające się wewnątrz ciała przy jego rozciąganiu oraz ściskaniu, dążące do przywrócenia jego początkowych rozmiarów i kształtu, nazywamy siłami sprężystości.

Fs - siła sprężystości

Bartosz Jabłonecki

Statyczne skutki oddziaływań mechanicznych.

Wartość siły sprężystości jest wprost proporcjonalna do wydłużenia sprężyny.

xFs ~Zdolność ciała do powrotu do

swojego poprzedniego kształtu (postaci) nazywamy sprężystością postaci.

Bartosz Jabłonecki

Statyczne skutki oddziaływań mechanicznych.

Ciała o małej sprężystości postaci(to znaczy ulegające odkształceniomtrwałym już pod działaniem sił o niewielkich wartościach) nazywamy plastycznymi.

Bartosz Jabłonecki

Statyczne skutki oddziaływań mechanicznych.

Ciała o dużej sprężystości (takie, które nawet pod działaniem siło dużych wartościach odkształcają sięsprężyście)nazywamy sprężystymi.

Bartosz Jabłonecki

Dynamiczne skutki oddziaływań.

I zasada dynamiki NewtonaJeżeli na ciało nie działa żadna siła lub działające siły równoważą się (siła wypadkowa jest równa zero), to ciało pozostaje w spoczynku lub porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym.

constvFw 0

Bartosz Jabłonecki

Dynamiczne skutki oddziaływań.

II zasada dynamiki NewtonaJeżeli na ciało działające siły nie równoważą się (siła wypadkowa jest różna od zera), to ciało porusza się ruchem zmiennym z przyspieszeniem, którego wartość jest proporcjonalna do wartości siły wypadkowej.

ww FaF ~0

Bartosz Jabłonecki

Dynamiczne skutki oddziaływań.

III zasada dynamiki NewtonaOddziaływania ciał są zawsze wzajemne. Siły wzajemnego oddziaływania ciał mają takie same wartości, taki sam kierunek ale przeciwne zwroty i różne punkty przyłożenia.

12F

21F

zasadaakcji i reakcji

Bartosz Jabłonecki

Dynamiczne skutki oddziaływań.

Inny przykład

12F

21F zasada

akcji i reakcji

Bartosz Jabłonecki

Dynamiczne skutki oddziaływań.

Miarą oddziaływania ciała jest siła F równa iloczynowi masy tego ciała i wartości przyspieszenia, jakie ciało to w wyniku tego oddziaływania uzyskało.

amFw

Bartosz Jabłonecki

Dynamiczne skutki oddziaływań - zadanie

Wiedząc, że samochód porusza się z przyspieszeniem 2m/s

2 oraz jego masa wynosi 1t oblicz siłę ciągu silnika.

Bartosz Jabłonecki

Prawo powszechnej grawitacji

Wartość siły wzajemnego oddziaływania dwóch ciał kulistych jest wprost proporcjonalna do iloczynu ich mas i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między ich środkami.

1m 2m12F

21F

r

Bartosz Jabłonecki

Prawo powszechnej grawitacji

gdzie: m1 i m2 - to masy ciał r - odległość między ciałami G - stała grawitacji

221

r

mmGFg

2

2111067,6

kg

NmG

Bartosz Jabłonecki

Prawo powszechnej grawitacji - zadanie

Zad. 1. Oblicz siłę oddziaływania grawitacyjnego dwóch kulek o masach 100kg i 200kg znajdujących się w odległości:a) 1m,b) 4m.

Bartosz Jabłonecki

Prawo powszechnej grawitacji - zadanie

Oblicz siłę oddziaływania dwu kul ołowianych o masie 1t każda, stykających się i znajdujących się w odległości 1m.

Bartosz Jabłonecki

Oddziaływania grawitacyjne w Układzie Słonecznym

Siła grawitacji jest przyczyną ruchu planet wokół Słońca, a także ruchu Księżyca i sztucznych satelitów wokół Ziemi.

Siła grawitacji pełni w tych ruchach rolę siły dośrodkowej.

Bartosz Jabłonecki

Oddziaływania grawitacyjne w Układzie Słonecznym

I prawo KepleraPlanety krążą wokół Słońca po orbitach w kształcie elipsy - Słońce znajduje się w jednym z charakterystycznych jej punktów zwanym ogniskiem.

Bartosz Jabłonecki

Oddziaływania grawitacyjne w Układzie Słonecznym

II prawo KepleraSzybkość planety w ruchu wokół Słońca nie jest stała - największa jest, gdy planeta znajduje się najbliżej Słońca, a najmniejsza, gdy znajduje się najdalej od niego.

v

v

Bartosz Jabłonecki

Oddziaływania grawitacyjne w Układzie Słonecznym

III prawo KepleraCzas jednego pełnego obiegu planety wokół Słońca (czyli okres obiegu) zależy od średniej odległości planety od Słońca.

Dla bardziej odległych planet od Słońca okres obiegu jest dłuższy.

Bartosz Jabłonecki

Oddziaływania elektrostatyczne

Oddziaływania elektrostatyczne są wynikiem posiadania przez ciała ładunku elektrycznego.

Ładunek elektryczny to własność niektórych cząstek będących składnikami atomów: proton - p+ (posiada ładunek dodatni), elektron - e- (posiada ładunek ujemny).

Bartosz Jabłonecki

Oddziaływania elektrostatyczne

Ładunek elementarny to najmniejsza porcja ładunku elektrycznego. Zarówno proton i elektron posiadają taką porcję ładunku (jednak proton dodatnią, elektron ujemną).

Wartość ładunku elementarnego:(coulomba)

Ce 19106,1

Bartosz Jabłonecki

Oddziaływania elektrostatyczne

Ciało można naelektryzować przez: potarcie, zetknięcie z ciałem

naelektryzowanym, wtedy następuje przepływ ładunków elektrycznych z jednego ciała do drugiego,

indukcję, wówczas ładunki elektryczne przemieszczają się wewnątrz ciała (dobrego przewodnika).

Bartosz Jabłonecki

Prawo Coulomba

Wartość siły wzajemnego oddziaływania dwóch ciał kulistych obdarzonych ładunkiem elektrycznym jest wprost proporcjonalna do iloczynu ich ładunków i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między ich środkami.

1q

2q

12F

21F

r

Bartosz Jabłonecki

Prawo Coulomba

gdzie: q1 i q2 - to ładunki elektryczne r - odległość między ciałami k - stała

221

r

qqkFc

2

29109

C

Nmk

Bartosz Jabłonecki

Prawo Coulomba

Ładunki jednoimienne (dwa dodatnie lub dwa ujemne) odpychają się.

Ładunki różnoimienne (dodatni i ujemny) przyciągają się.

Bartosz Jabłonecki

Prawo Coulomba

Zad. Oblicz siłę oddziaływania elektrostatycznego dwóch ładunków 2C i 4C znajdujących się w odległości:a) 2cm,b) 1m.

Bartosz Jabłonecki

Oddziaływania elektrostatyczne w mikroświecie

Atom zbudowany jest: dodatniego jądra atomowego centralnie

usytuowanego, ujemnych elektronów krążących wokół

jądra.

Bartosz Jabłonecki

Oddziaływania elektrostatyczne w mikroświecie

Między każdym elektronem a dodatnim jądrem atomowym, zgodnie z prawem Coulomba, występuje siła oddziaływania elektrostatycznego, pełniąca rolę siły dośrodkowej.

Q+

e-

Fr v

Bartosz Jabłonecki

Oddziaływania elektrostatyczne w mikroświecie

Wartość siły oddziaływania elektrostatycznego w atomie zależy od odległości między elektronem a jądrem. Elektrony znajdujące się na zewnętrznej powłoce mają najmniejszą energię.

Powłoką walencyjną nazywamy zewnętrzną (ostatnią) powłokę, a należące do niej elektrony elektronami walencyjnymi.

Bartosz Jabłonecki

Oddziaływania magnetyczne

Pole magnetyczne wokół magnesu trwałego

magnes sztabkowy magnes podkowiasty

Bartosz Jabłonecki

Oddziaływania magnetyczne

Pole magnetyczne wokół magnesu trwałego

bieguny N i S bieguny N i N (lub S i S)

Bartosz Jabłonecki

Oddziaływania magnetyczne

Każdy magnes posiada dwa bieguny: północny N, południowy S.

Bieguny jednoimienne magnesów odpychają się, a bieguny różnoimienne przyciągają się.

Bartosz Jabłonecki

Oddziaływania magnetyczne

Drobne przedmioty stalowe umieszczone w pobliżu magnesu stają się magnesami.

Nie wszystkie substancje (np. aluminium i miedź) umieszczone w pobliżu magnesu ulegają namagnesowaniu.

Bartosz Jabłonecki

Oddziaływania magnetyczne

Różnica w oddziaływaniach magnetycznych i elektrostatycznych polega na tym, iż ładunki elektryczne dodatnie i ujemne można rozdzielić, natomiast biegunów magnesów nie można.

Rozłamanie magnesu powoduje powstanie dwóch nowych magnesów, każdy z nich ma dwa bieguny.

Bartosz Jabłonecki

Oddziaływania przewodnika z prądem

Prądem elektrycznym w metalu nazywamy uporządkowany ruch ładunków elektrycznych (elektronów), zachodzący w przypadku, gdy do końców przewodnika przyłożymy napięcie.

Bartosz Jabłonecki

Oddziaływania przewodnika z prądem

Wielkością charakteryzującą przepływ prądu elektrycznego jest natężenie prądu (I), definiowane jako iloraz ładunku elektrycznego (q) przepływającego przez przekrój poprzeczny przewodnika do czasu (t) tego przepływu.

t

qI

Bartosz Jabłonecki

Oddziaływania przewodnika z prądem

Jednostką natężenia prądu jest amper.

As

C

t

qI

][

][][

Bartosz Jabłonecki

Oddziaływania przewodnika z prądem

Przestrzeń wokół przewodnika z prądem (np. zwojnicy) posiada podobne własności jak przestrzeń wokół magnesu.

Bartosz Jabłonecki

Oddziaływania przewodnika z prądem

Dwa przewodniki z prądem oddziałują wzajemnie.

I1 I2

przewodnikiprzyciągają się

prądy o zgodnymzwrocie

prądy o przeciwnymzwrocie

I1 I2

przewodniki odpychają się

Bartosz Jabłonecki

Oddziaływania przewodnika z prądem

Zwojnica, przez którą płynie prąd elektryczny, jest magnesem podobnym do magnesu trwałego.

Elektromagnesem nazywamy zwojnicę, wewnątrz której umieszczono rdzeń ze stali miękkiej.

Bartosz Jabłonecki

Oddziaływania jądrowe

Oddziaływaniami jądrowymi nazywamy oddziaływania, które występują między nukleonami, czyli cząstkami jądra atomowego (do których zaliczamy dodatnie protony i elektrycznie obojętne neutrony).

Bartosz Jabłonecki

Oddziaływania jądrowe

Siłami jądrowymi nazywamy siły przyciągania występujące w jądrze atomowym między nukleonami.

KONIEC

Bibliografia

R.Rozenbajgier i E. Misiaszek

Fizyka z astronomią dla zasadniczej szkoły zawodowej

Kraków 2003, ZamKor

www.fizyka.iss.com.pl