Эксперименты по силам в природе

Пт, 31/05/2019 - 14:27 | natasha

Исследовательская работа:

Опыты и результаты исследования по силам в природе

Эксперимент 1. «Определение силы тяжести. Зависимость силы тяжести от массы тела »

Для данного исследования проведены три опыта:

Опыт 1.

Пластмассовый шар подвешен на нити и укреплен на штативе. При перерезании нити шар падает вниз, что подтверждает закон всемирного тяготения.

Опыт 2. (прямое измерение)

На штативе закреплены динамометры, к динамометрам подвешаны грузы разной массы (m1= 0,1 кг , m2= 0,3 кг ), сила тяжести на первом = 1Н , на втором =3Н , это подтверждает то , что сила тяжести прямо пропорциональна массе: чем больше масса, тем больше сила тяжести.

Опыт 3.(косвенное измерение)

В медицинском кабинете школы, на электронных весах, определили массу двух тел : m1=38 кг, m2 =77 кг.

При расчете силы тяжести, действующей на тела разной массы выяснили:

Fт =m*g

F1 =m1*g= 38кг* 9,8н/кг = 372,4 Н

F2 = m2*g = 77кг * 9,8н/кг = 754,6 Н

Сила тяжести напрямую зависит от массы тела.

Масса первого тела примерно в два раза меньше массы второго тела, тогда и сила тяжести действующая на первое тело соответственно меньше примерно в два раза. Поэтому можно сказать : первое тело легче чем второе, а второе – тяжелее , чем первое.

Эксперимент 2. «Определение факторов, влияющих на значение силы трения »

Опыт1. «Зависимость силы трения скольжения от силы нормального давления»

На снежной горке, определив точку отсчета, спустился на санках вниз(m1=38 кг(мальчик) ; m2=3,5 кг(санки) ; m=m1+m2=38+3,5=41,5 кг).

Используя измерительный прибор рулетку определили длину пройденного пути (S), Путь S = 29 м.Из справочника взяли данные коэффициента трения(μ) железо - лед равен 0,02 ; рассчитали силу трения скольжения по формуле Fтр. скольж = μ* N= μ*m*g, где N=m*g – сила нормального давления.

Fтр. скольж =0,02*41,5*9,8=8,1 Н

Затем увеличили нагрузку на санки( сели вдвоем,m3=35 кг) m+m3=41,5+ 35=76,5 кг .Провели измерения : S= 23,5м

Fтр. скольж =0,02*76,5*9,8=14,9 Н

Сравнивая два опыта, пришли к выводу, что с увеличением нагрузки сила трения скольжения увеличивается, путь уменьшается.

Опыт 2. «Зависимость силы трения от рода соприкасающихся поверхностей»

Для проведения этого опыта на горку насыпали песок, для увеличения силы трения скольжения, и спустились на санках по горке от данной точки отсчета. И опять измерили пройденный путь S= 25м.Длина пути уменьшились по сравнению с результатом (опыт 1) с 29 м до 25 м.

В данном эксперименте необходимо было установить, как зависит сила трения скольжения от двух взаимодействующих сторон. Т.к. коэффициент трения у соприкасающихся поверхностей в двух случаях различный, то соответственно и сама сила трения имеет разное значение.

По табличным данным коэффициент трения (μ) железо -лед равен 0,02.

Коэффициент трения (μ) железо - песок рассчитал самостоятельно, проведя лабораторный опыт: использовал лед, насыпал песка негусто, два скрепленных бруска прикрепил к динамометру и определил силу трения, она равна 0,3 Н. Сила тяжести равна 0,9 Н ,так же с помощью динамометра. Из формулы трения рассчитал коэффициент трения - он равен 0,3 Н.

m1=38 кг(мальчик);m2=3,5 кг(санки) ; m=m1+m2=38+3,5=41,5 кг

Fтр= μ * m*g ,

Fтр= 0,02*41,5*9,8 = 8,1 Н ( в первом случае)

Fтр= 0,3* 41,5*9,8 = 122 Н (во втором случае)

Соответственно сила трения во втором случае будет намного больше, т.к коэффициент трения имеет большее значение, при изменении соприкасающихся поверхностей , что подтверждается экспериментом.

Эксперимент 3.

«Зависимость силы Архимеда от плотности жидкости и его объема»

Для данного исследования проведены два опыта:

Опыт 1.

В стакан с обычной водой опустили вареное яйцо – оно утонуло, т.к Fтяж >Fарх.

Сила тяжести: Fтяж=m*g , сила Архимеда Fарх = pж*g*Vт

В другой стакан налили насыщенный раствор соли и поместили вареное яйцо- оно всплыло ,т.к. Fтяж <Fарх.

Плотность соленой воды p = 1030кг/м3,

Плотность чистой воды p = 1000кг/м3, соответственно выталкивающая сила в соленой воде будет больше. Если жидкость плотнее, то больше выталкивающая сила.

Опыт 2.

Из пластилина вылепил шарик и погрузил в емкость с водой, предварительно отметив начальный уровень воды маркером ( отметка 1).

После погружения уровень воды в стакане поднялся (отметка 2 ).

Вынув пластилин из стаканчика, слепил из него лодочку и погрузили в воду. Погруженная часть лодочки вытеснила воды больше, чем при погружении шарика из этого же куска пластилина (отметка 3)

Оказывается,что лодочка имеет больший объем за счет воздуха наполняющего ее, соответственно часть тела, находящаяся в воде – больше, и тогда выталкивающая сила тоже становится больше, поэтому лодочка не тонет.

Сила Архимеда Fарх = pж*g*Vт имеет прямую зависимость от плотности жидкости и объема тела, но при расчете учитывается только погруженная в жидкость часть тела. Независящими факторами при вычислении являются : форма тела, его плотности и глубина погружения.

Заключение

Анализируя полученные результаты экспериментальных данных по определению факторов, влияющих на исследуемые силы можно сделать вывод, что:

сила тяжести напрямую зависит от массы тела. Точкой приложения является центр тела, направление вектора - вниз. Надо отметить, что силы притяжения тела с Землей и наоборот, взаимны.
сила трения возникает при неподвижном взаимодействии твердых тел или при движении одного тела по поверхности другого , вектор всегда направлен против движения. Выделяют несколько видов сухого трения. Экспериментально был рассмотрен один из видов - трение скольжение, определены факторы, влияющие на ее изменение: увеличение силы давления на скользящее тело (санки); разновидность трущихся поверхностей. Сила становится значительно больше, если увеличивается нагрузка и неровность хотя бы одной из двух поверхностей, при этом в большую сторону изменяется и коэффициент трения скольжения.
сила Архимеда исследуемая в данной работе действует на тело помещенное в воду ,вектор силы направлен вверх, величина выталкивающей силы напрямую зависит от плотности жидкости и от объема тела, или той части, которая полностью погружена в жидкость.
В природе, в жизни человека, в технике знание законов и взаимодействия тел и сил имеет огромное значение. Использование этих знаний приведет к новым открытиям в различных областях науки.

Я думаю, что я решил проблему своего проекта (от чего зависят силы в природе), так как в ходе исследований моя гипотеза полностью подтвердилась.

Список литературы

Балашов М. М. О природе [Текст]: Кн. для учащихся 7 кл. – М.: Просвещение, 1991. - 64 с.
Громов С.В., Родина Н.А. Физика.9кл:Учебник для 9 класса общеобразовательных учреждений.-М.: «Просвещение»,2006.-160 с.
Колтун М.М. Мир физики [Текст]: Научно-художественная лит-ра. - М.: Дет. лит.,1984.-271 с.
Пёрышкин А. В. Физика. 7кл.: Учеб. для общеобразоват. учеб. заведений. – М.: Дрофа, 2013. – 192 с.
Яровский Б.М., Селезнёв Ю.А.[Текст]: Справочное руководство по физике для поступающих в вузы и самообразования: Редактор В.Я. Дубнова; техн. редакторы И.Ш. Аксельрод, С.Я. Шкляр; корректор Е.В. Сидоркина.- М.: Издательство «Наука»,1984.-765 с.