Билет № 6. План ответа: 1.Определение взаимодействия тел. Примеры взаимодействия (планеты; тележки). 2.Ускорения тележек. Опыт на доказательство. Объяснения. 3.Реакция опоры. Действие и противодействие. Пример про лошадь и телегу. 4.Третий закон Ньютона. 5.Проявление 3 закона Ньютона в природе и технике. Ответ: 1.Когда тело А получает ускорение из-за того, что на него действует тело В, само тело В также получает ускорение, то происходит взаимодействие тел. При взаимодействии двух тел их ускорения направлены противоположно друг другу. Для двух данных взаимодействующих тел отношение модулей их ускорений всегда одно и то же. Это отношение совершенно не зависит от того, как происходит взаимодействие тел. Это может быть столкновение, взаимодействие тел, связанных между собой пружиной, нитью или проволокой. Тела могут взаимодействовать, не соприкасаясь друг с другом, например, как Луна и Земля, планеты с Солнцем, магнит с куском железа. Сами же модули ускорений каждого из тел могут быть совершенно разными при разных взаимодействиях, одинаково лишь отношение их ускорений. 2.Если бы мы, например, взяли две тележки одинакового размера – одну алюминиевую, а другую стальную и заставили бы их столкнуться, то во время столкновения обе они изменили бы свою скорость, получили ускорения. Измерения показали бы, что ускорение алюминиевой тележки по модулю в 3 раза больше ускорения стальной, независимо от того, какие скорости имели тележки до столкновения. (Можно провести опыт, в котором взаимодействующие тела движутся равномерно по окружности, и измерить центростремительные ускорения этих тел. Два одинаковых по размеру цилиндра – алюминиевый и стальной – с просверленными по осям отверстиями надеты на стержень, вдоль которого они могут скользить с малым трением. Установим стержень с цилиндрами на центробежную машину и приведём её во вращение. Цилиндры тотчас же соскользнут к концам стержня. В этом опыте они не взаимодействуют друг с другом. Свяжем теперь цилиндры тонкой нитью и снова приведём стержень во вращение. Теперь цилиндры взаимодействуют друг с другом посредством связывающей их нити. При определённых расстояниях этих цилиндров до оси вращения стержня они не будут соскальзывать со стержня, а будут двигаться по окружностям. Радиусы r1 и r2 этих окружностей – это расстояния цилиндров до оси вращения. Но по окружности тело движется с центростремительным ускорением, направленным к центру и равным ?2r, где ? – угловая скорость вращения стержня, r – радиус окружности. Отношение модулей ускорений алюминиевого и стального цилиндров равно: a1/ a2 = (?2r1)/(?2r2) = r1/r2. Измерив радиусы r1 и r2, мы увидим, что для алюминиевого цилиндра радиус r1 втрое больше радиуса r2 окружности, по которой движется стальной цилиндр. Это значит, что отношение ускорений цилиндров равно трём.) 3.Любое действие силы сопровождается противодействием. Если на пружинную кровать положить чемодан, то кровать прогнётся. Вес чемодана действует на кровать, но и на чемодан действует сила со стороны кровати. Ведь лежащий на кровати чемодан не падает, это значит, что со стороны кровати на него действует сила равная весу чемодана и направленная вверх. Силы, направленные противоположно силе тяжести, называют реакциями опоры. Действие стола на лежащую на нём книгу, действие кровати на положенный на неё чемодан – это всё реакции опоры. Вес тела определяется с помощью пружинных весов. Сжатие или растяжение пружины в одинаковой степени показывает величину реакции опоры. Так что, измеряя пружиной величину какой-либо силы, мы измеряем величину не одной, а двух противоположно направленных сил. Пружинные весы измеряют и давление груза на чашку весов и реакцию опоры – действие чашки весов на груз. Т.о., силы всегда встречаются по две и притом равными и противоположно направленными. Эти две силы и называются обычно действием и противодействием. Можно перепутать уравновешивающие силы с силами действия и противодействия. Силы уравновешены тогда, когда они приложены к одному телу. Так, вес книги, лежащей на столе (действие Земли на книгу), уравновешивается реакцией стола (действие стола на книгу). Силы действия и противодействия характеризуют же одно взаимодействие, например, стола с книгой. Действие – «стол – книга», противодействие – «книга – стол». Конечно, эти силы приложены к разным телам. Ещё один пример: лошадь тянет телегу, но ведь телега тоже тянет лошадь. Почему же они движутся? Во-первых, лошадь не потянет телегу, если дорога скользкая. Значит, для объяснения движения надо учесть не одно, а два взаимодействия: не только «телега – лошадь», но и «лошадь – дорога». Движение начинается, когда сила взаимодействия лошади с дорогой (сила, с которой лошадь отталкивается от дороги) станет больше силы взаимодействия «лошадь – телега» (силы, с которой телега тянет лошадь). Что касается сил «телега тянет лошадь» и «лошадь тянет телегу», то они характеризуют одно и то же взаимодействие, а значит, будут одинаковы в покое, и в любой момент движения. 4.В этом и заключается третий закон Ньютона: силы одинаковой природы (приложены к разным телам), с которыми два тела действуют друг на друга, направлены по одной прямой, равны по модулю и противоположны по направлению. 5.Проявление законов Ньютона в природе и технике: 1) 1 закон: Земля вращается вокруг Солнца с постоянной скоростью. Вагон метро разогнался, а потом выключил двигатель и катится до следующей остановки по инерции. 2) 2 закон: в извергающемся вулкане большие (по массе) камни летят на маленькую высоту, маленькие на очень высокую, а сила, которая на них действует – это сила давления пара. Пистолет и пуля: чем больше сила давления газа и меньше масса пули, тем большую скорость она приобретёт. 3) 3 закон: если бы никакие тела не притягивались друг к другу, то во Вселенной была бы сплошная каша из молекул. Отдача: пуля летит вперёд, а плечо охотника отходит назад.