Dane INFORMACYJNE

2. Dane INFORMACYJNE • Nazwy szkół: • Zespół Szkół w Gardnie oraz Gimnazjum nr 1 w Kaliszu • ID grup: • 98/8_MF_G1, 98/73_MF_G1 • Kompetencja: • Matematyka i Fizyka • Temat projektowy: • Czy wszystkie ciała przyciągają się wzajemnie? • Semestr/rok szkolny: • I semestr roku szkolnego 2010/2011

3. GRUPA UCZNIÓW Z ZESPOŁU SZKÓŁ W GARDNIE Daria Nowak Ewa Nowak Konrad Kubiak Roksana Szczepanek Wacław Sobczak Aleksandra Kawka Natalia Marciniak Rafał Polak Mateusz Janiak Oliwia Borsuk

4. GRUPA UCZNIÓW Z GIMNAZJUM NR 1 W KALISZU Andżelika Ratajczyk Adrianna Całka Aleksandra Sowa Kinga Kurpan Michał Woźniak Katarzyna Bączkiewicz Klaudia Biś Mariusz Rudowicz Martyna Marszałek Martyna Siegień Monika Przybył

5. Główne cele projektu • Poznanie pojęcia siły i zjawiska oddziaływania ciał. • Zrozumienie przebiegu procesu różnych oddziaływań fizycznych. • Poznanie zasad dynamiki Newtona. • Zapoznanie się z przykładami sił występujących w przyrodzie. • Przeprowadzenie eksperymentów ukazujących siły występujące w przyrodzie. • Nabywanie umiejętności współpracy międzyszkolnej, pracy w grupie oraz indywidualnej. • Kształcenie umiejętności wyszukiwania i selekcjonowania informacji z różnych źródeł. Opiekunki grup: Lila Kluza-Howil Małgorzata Masłowska

6. siła W przyrodzie występują różne rodzaje oddziaływań: grawitacyjne, sprężyste, elektryczne i magnetyczne. Cechą wszystkich oddziaływań jest ich wzajemność. • Wielkością fizyczną służącą do opisu oddziaływań ciał jest siła. • Siłę zaliczamy do wielkości wektorowych. • O skutkach działania siły decydują cztery jej cechy: • wartość liczbowa – przedstawiana za pomocą długości odcinka w przyjętej skali; • punkt przyłożenia – jest początkiem wektora; • kierunek – informuje o tym, wzdłuż jakiej prostej działa siła; • zwrot – informuje o tym, w którą stronę działa siła. • Wartość siły możemy wyznaczyć za pomocą siłomierza. • Jednostką siły jest niuton (1N).

7. Zasady dynamiki newtona Związki między zachowaniem się ciał, a siłami działającymi na nie określają zasady dynamiki Newtona. • I zasada dynamiki: • Jeżeli na ciało nie działa żadna siła albo działają siły, których wypadkowa jest równa zeru, to ciało pozostaje w spoczynku lub porusza się ruchem jednostajnym po linii prostej. • II zasada dynamiki: • Jeżeli na ciało działa stała, niezrównoważona siła, to ciało porusza się z przyspieszeniem o stałej wartości. Przyspieszenie (opóźnienie) jest wprost proporcjonalne do wartości działającej siły, a odwrotnie proporcjonalne do masy ciała (a = F/m). III zasada dynamiki: Jeśli jedno ciało działa siłą na drugie ciało, to drugie ciało działa siłą na pierwsze. Siły wzajemnego oddziaływania dwóch ciał mają takie same wartości, ten sam kierunek, przeciwne zwroty i różne punkty przyłożenia.

8. SIŁA GRAWITACJI Newton stwierdził, że wszystkie ciała na Ziemi i we wszechświecie oddziałują na siebie wzajemnie siłami przyciągania, które nazywamy siłami powszechnego ciążenia lub siłami powszechnej grawitacji. Źródłem siły grawitacji jest każde ciało posiadające masę, a zwłaszcza Ziemia, planety lub inne ciała niebieskie o dużych masach. Oddziaływanie grawitacyjne jest oddziaływaniem „na odległość”. Prawo powszechnej grawitacji mówi, że siła przyciągania grawitacyjnego dwóch ciał jest wprost proporcjonalna do iloczynu mas obu ciał i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między ich środkami: Fg = G Mm/R2 gdzie: M, m – masy przyciągających się ciał, R – odległość między ich środkami, G – stała grawitacji, G = 6,67 x 10-11 Nm2/kg2

9. Siła grawitacji c.d. Skoro wszystkie ciała przyciągają się wzajemnie, to dlaczego sami nie czujemy przyciągania ze strony otaczających nas masywnych budynków? • Dzięki grawitacji jesteśmy przyciągani nie tylko przez masywne budynki, ale i przez wszystkie ciała (nawet odległe gwiazdy). Przyciąganie to jest jednak małe, bo masy są małe w porównaniu z masą Ziemi (w przypadku ciał znajdujących się na Ziemi) lub z powodu dużej odległości pomiędzy ciałami (czyli nami a gwiazdami). Siły występujące pomiędzy nami a masywnymi budynkami są niezauważalne, gdyż są całkowicie przytłumione przez przyciąganie ziemskie. • Obliczono, że każdy kilogram dowolnej substancji przyciąga kilogram innej substancji z odległości 1 m siłą równą 0,0000000000667 N. • Dla porównania – Ziemia i Księżyc przyciągają się wzajemnie z siłą 200000000000000000000 N. Gdyby tę siłę zastąpić stalową liną, to jej średnica wynosiłaby 600 km.

10. SIŁA GRAWITACJI C.D. Na skutek ruchu obrotowego Ziemia jest lekko spłaszczona, dlatego siła grawitacji na biegunach jest nieco większa niż na równiku. Siła grawitacji powoduje m.in. ruch Księżyca wokół Ziemi i ruch planet dookoła Słońca. • Rytmiczność przypływów i odpływów wód mórz i oceanów znajdujących się na powierzchni Ziemi jest skutkiem oddziaływania grawitacyjnego pomiędzy Ziemią a Księżycem. • Pływy oceaniczne wywołane są zarówno przez Księżyc, jak i Słońce. Księżycowe są jednak większe, gdyż Księżyc jest bliżej.

11. SIŁA CIĘŻKOŚCI Siłę z jaką Ziemia przyciąga dane ciało, nazywamy siłą ciężkości. Jest ona równa sile grawitacji Fg. Siła ciężkości powoduje spadanie wszystkich ciał na powierzchnię Ziemi (dlatego ja – czyli Ola – upadnę na materac). • Siła ciężkości powoduje spadanie wszystkich ciał • na powierzchnię Ziemi. • Wartość siły ciężkości jest wprost proporcjonalna • do masy ciała m: • Fg = mg • gdzie: • m- masa ciała, • g – przyspieszenie ziemskie, które zależy od szerokości geograficznej i wynosi 9,83 m/s2 na biegunie, 9,78 m/s2 na równiku i 9,81 m/s2 w naszej szerokości geograficznej. • A zatem siła ciężkości (tak jak siła grawitacji) ma największą wartość na biegunie, a najmniejszą na równiku. Fc

12. SIŁA CIĘŻKOŚCI A CIĘŻAR CIAŁA Siłę, z jaką ciała działają na podłoże lub punk zawieszenia, nazywamy ciężarem ciała. Nie należy mylić siły ciężkości z ciężarem ciała. • Siła ciężkości różni się od ciężaru ciała punktem przyłożenia. Siła ciężkości przyłożona jest do ciała w jego środku ciężkości, natomiast ciężar ciała przyłożony jest do podłoża lub do punktu zawieszenia.

13. SIŁA TARCIA Siły tarcia są wynikiem wzajemnego oddziaływania dwóch stykających się ciał i mają naturę oddziaływań elektrycznych. • Rozróżniamy siłę tarcia kinetycznego i siłę tarcia spoczynkowego (lub statycznego). • Siła tarcia kinetycznego występuje podczas ruchu jednego ciała po powierzchni drugiego ciała. Może to być siła tarcia poślizgowego lub tocznego. • Siła tarcia spoczynkowego powstaje przy próbach wprawienia ciała w ruch. Siła tarcia spoczynkowego ma zwrot przeciwny, a wartość równą wartości tej siły, która wyprowadza ciało ze spoczynku. • Dla danych dwóch powierzchni wartość siły tarcia spoczynkowego jest większa od wartości siły tarcia kinetycznego.

14. SIŁA TARCIA C.D. Siła tarcia jest wprost proporcjonalna do siły dociskającej. Iloraz wartości siły tarcia i siły dociskającej oznaczamy literą fi nazywamy współczynnikiem tarcia: FT/Fn = f • gdzie: • FT – siła tarcia, • Fn – siła dociskająca • Współczynnik tarcia zależy od rodzaju powierzchni stykających się ciał. • Skutki działania sił tarcia mogą być pożyteczne lub szkodliwe. • Bez tarcia nie moglibyśmy się poruszać, przedmioty wyślizgiwałyby nam się z rąk. Siłę tarcia wykorzystujemy w hamulcach pojazdów. Niepożądane skutki sił tarcia to m.in. ścierania się ruchomych części maszyn i pojazdów, zwiększanie się ich temperatury a także ścieranie się podeszwy od butów czy przecieranie się ubrań.

15. Siła tarcia w doświadczeniach • Tytuł doświadczenia: • Jak rodzaj powierzchni trących zmienia wartość siły tarcia kinetycznego? • Potrzebne przyrządy: • Masywny drewniany klocek z zaczepem, z jednej strony obity żelazną blachą; zestaw Coach z czujką pomiaru siły, komputer, materiał wełniany, folia bąbelkowa, gąbka plastikowa w arkuszu. • Wykonanie: • Podłączamy zestaw Coach do komputera, uruchamiamy program sterujący, łączymy czujkę pomiaru siły. Następnie układamy klocek drewniany na badanej powierzchni stroną drewniana na dół i zaczepiamy do czujki pomiarowej. • Wykonujemy pomiar siły potrzebnej do przeciągnięcia klocka po badanej powierzchni, ruchem jednostajnym, w ciągu 5 s. Pomiar zapisujemy na dysku komputera. • Powtarzamy wszystkie pomiary po przełożeniu klocka stroną metalową na dół. • Porównujemy otrzymane wyniki.

16. Wyniki: Tabela przedstawia wykresy, będące zapisem badań. Na osi pionowej oznaczano siłę F(N), na osi poziomej czas t(s).

17. Komputer i zestaw Coach z czujką do pomiaru siły to doskonałe i proste narzędzie do badań siły tarcia dynamicznego. Pomiary otrzymuje się od razu w postaci tabeli wyników i wykresu, który bardzo łatwo analizować. Montaż i obsługa zestawu badawczego nie sprawiły dziewczętom żadnego kłopotu. • Wnioski: • Drewno jest bardziej chropowate niż metal, dlatego wartość siły potrzebnej na przeciągnięcie klocka jest większa gdy leży on na drewnianej powierzchni, niż na metalowej. • Po twardej i gładkiej powierzchni stolika najłatwiej przesuwać klocek, zaś najtrudniej po plastikowej gąbce (widocznej na zdjęciu).

18. SIŁA OPORU Siłami oporu lub oporami ruchu nazywamy siły, które przeszkadzają ruchowi ciał w cieczy lub w gazie. • Siła oporu cieczy lub gazu zależy od prędkości ruchu, od wielkości pola przekroju poprzecznego ciała oraz od kształtu ciała. • Pojazdom mechanicznym poruszającym się z dużą prędkością nadaje się kształty opływowe, to znaczy takie, przy których opór powietrza jest dla danej prędkości najmniejszy. • Siły oporu powietrza wykorzystujemy podczas puszczania latawców, żeglowania czy poruszania się za pomocą balonu.

19. SIŁA SPRĘŻYSTOŚCI Siła sprężystości pojawia się wewnątrz odkształconego ciała i dąży do przywrócenia jego pierwotnego kształtu. Siła sprężystości jest wynikiem oddziaływań elektrycznych między cząsteczkami odkształconego ciała. • Najprostszym przykładem odkształcenia ciał jest zmiana długości sprężyny wywołana zewnętrzną siłą F. • Wartość siły sprężystości jest równa wartości siły odkształcającej, która ją równoważy Fs = F. • Wartość siły sprężystości jest wprost proporcjonalna do bezwzględnego przyrostu długości sprężyny l ( l - jest to różnica między długością końcową sprężyny l1 po jej odkształceniu i długością początkową sprężyny l0). • Wyrażamy ją wzorem Fs = kl, gdzie k - oznacza współczynnik sprężystości sprężyny. • Współczynnik sprężystości sprężyny zależy od jej grubości, długości początkowej oraz od rodzaju substancji, z której ją wykonano.

20. SIŁA Sprężystości C.D. Siła sprężystości sprężyny lub podłoża równoważy siłę ciężkości (zgodnie z I zasadą dynamiki Newtona). • Oddziaływanie w wyniku, którego pojawiają się siły sprężystości jest oddziaływaniem bezpośrednim. • Siła sprężystości jest przyczyną ruchu drgającego. • Wprost proporcjonalna zależności przyrostu długości sprężyny od działającej siły została wykorzystana do budowy siłomierzy czyli przyrządów do mierzenia wartości siły. • Sprężyny mają szerokie zastosowanie np. w zegarach, w resorach samochodowych, materacach.

21. Siła sprężystości w doświadczeniach Tytuł doświadczenia 1: Demonstracja podstawowego prawa sprężystości – prawa Hooke’a. Potrzebne przyrządy: Przyrząd do demonstracji prawa Hooke’a, obciążniki. Wykonanie: • Obciążamy sprężynę małym ciężarkiem, tak by zwoje były lekko oddzielone od siebie i zapisujemy początkowe wskazanie. • Zawieszamy na wieszaku obciążniki o znanych ciężarach i zapisujemy wychylenia. • Wykreślamy krzywą zależności rozciągnięcia (wydłużenia) sprężyny od przykładanego ciężaru.

22. Wyniki: • Pomiar siły F odbywał się z dokładnością  0,2 N, a pomiar wydłużenia sprężyny l wykonano z dokładnością  0,1 cm.

23. Wykres zależności wydłużenia sprężyny (l) od siły ciężkości ciężarków (F): • Na wykresie zaznaczyliśmy prostokąty niepewności pomiarowej. • Wniosek: • Przyrost długości sprężyny spowodowany działaniem siły rozciągającej jest wprost proporcjonalny do działającej siły.

24. Tytuł doświadczenia 2: Drgania gasnące i wymuszone • Potrzebne przyrządy: • Statyw, sprężyny, obciążniki, zestaw Coach z czujką pomiaru siły i komputerem • Wykonanie: • Montujemy sprężynę na statywie i zawieszamy na niej dwa obciążniki (1N). Wprawiamy sprężynę w drgania i obserwujemy amplitudę drgań oraz czas ich wygaśnięcia. • Zawieszamy dodatkowe 4 obciążniki (na sprężynie wisi razem 3N). Powtarzamy obserwacje. • Powtarzamy obserwacje z pkt. 2, ale popychamy sprężynę lekko palcem za każdym razem, gdy jest w górnym położeniu.

25. Wyniki: Czas wygaśnięcia drgań, gdy ciężar wynosił 1N to 9 s. Czas wygaśnięcia drgań, gdy ciężar wynosił 3N to 16 s. Gdy sprężyna była popychana palcem drgania nie wygasały. Przy odpowiedniej sile uderzeń amplituda miała stałą wartość, a jeśli się uderzało za mocno to rosła. Wnioski: Cięższą sprężynę trudniej zatrzymać niż lekką, gdyż ma ona więcej energii. Gdy nie dodajemy energii sprężynie, to jej drgania gasną, gdyż opory ruchu zabierają jej energię. Po to, aby drgania nie zgasły, należy dodawać energię do układu drgającego. Takie drgania nazywają się wymuszonymi.

26. 4. Zawieszamy obciążoną sprężynę na czujce pomiaru siły i wprawiamy ją w drgania. Zapisujemy na dysku wyniki pomiarów czujki. Wnioski: Otrzymujemy zapis drgań gasnących. Wyraźnie widoczne jest zmniejszanie się amplitudy drgań (ubytek energii) oraz moment, gdy sprężyna została ponownie rozciągnięta (dopływ energii).

27. 5. Z dostępnych w zestawie sprężynek wybieramy cztery sprężyny, parami jednakowe. Zawieszamy sprężyny na wspólnym pręcie i na dwóch z nich (różnych) zawieszamy jednakowe obciążenie. • Obserwujemy wynik doświadczenia porównując: • jakie jest rozciągnięcie sprężyn obciążonych względem siebie? • jaka jest różnica w długości jednakowych sprężyn – czy przyrost długości spowodowany tą sama siłą jest taki sam w obu przypadkach? Wnioski: Te sprężyny, które zachowują się inaczej pod działaniem takiej samej siły – mają różne współczynniki sprężystości.

28. SIŁY MIĘDZYCZĄSTECZKOWE Siłami międzycząsteczkowymi nazywamy siły wzajemnego przyciągania występujące jedynie przy bardzo małych odległościach między cząsteczkami (rzędu wielkości cząsteczki). • Jeśli złamiemy kawałek kredy na dwie części i dociskając je do siebie będziemy się starali ponownie je z sobą połączyć, nie uda się nam to. Widocznie teraz odległości między cząsteczkami kredy są zbyt duże, aby między nimi wystąpiło wzajemne przyciąganie. • Siły międzycząsteczkowe działające między cząsteczkami tego samego rodzaju nazywają się siłami spójności. To one powodują, że krople przyjmują kształt kulisty. • Siły, działające między cząsteczkami różnych ciał, nazywają się siłami przylegania. Dowodem na ich istnienie są przylegające cząsteczki wody do umytego szkła czy przyczepione cząsteczki kredy do tablicy.

29. SIŁA ODRZUTU Zjawisko odrzutu polega na oddzieleniu i oddaleniu się dwóch ciał w przeciwne strony. • Odrzucenie dwóch ciał wywołane jest siłami wzajemnego oddziaływania, które nazywamy siłami wewnętrznymi, gdyż działają one wewnątrz układu tych ciał. Inne siły zewnętrzne, np. siły tarcia pomijamy, przyjmując, że są one bardzo małe. • Siły wynikające ze wzajemnego oddziaływania ciał nazywamy siłami akcji i reakcji (spełniona jest tutaj III zasada dynamiki Newtona). Siły akcji i reakcji są zawsze tej samej natury (np. obie są siłami sprężystości). • W czasie odrzutu ciała uzyskują prędkości o przeciwnych zwrotach. Uzyskane prędkości są odwrotnie proporcjonalne do ich mas. • Ze zjawiskiem odrzutu spotykamy się obserwując strzelającą armatę czy zderzające się samochody. W silnikach odrzutowych lub rakietach wykorzystuje się tzw. napęd odrzutowy. • Pamiętajcie!!! • Nigdy nie rzucajcie kamieniem stojąc tyłem do przepaści

30. Zjawisko odrzutu w doświadczeniach Tytuł doświadczenia: Budujemy model rakiety. Zjawisko odrzutu Potrzebne przyrządy: Balon, rurka do napojów, długa mocna nić, taśma klejąca. Wykonanie: Przez rurkę do napojów przeciągamy nić. Końce nici przywiązujemy np. do mebli. Napompowany balon przyklejamy do rurki taśmą klejącą. Przesuwamy balon na dolny koniec nici i wolno go puszczamy. Obserwujemy zachowanie balonu.

31. Wyniki: • Powietrze wylatuje z balonu do tyłu, a balon porusza się do przodu (zostaje odrzucony). • Wniosek: • Powłoka balonu, sprężając się, dział na powietrze znajdujące się w balonie siłą zwróconą do tyłu, a powietrze w balonie działa na powłokę do przodu. Jest to zjawisko odrzutu.

32. Martyna i zjawisko odrzutu  Leć, baloniku..!

33. Martyna i zjawisko odrzutu To doświadczenie nosi nazwę „szczęśliwy słoń”, gdyż odpowiednio złożone ze sobą i wygięte dwie słomki do napojów, po odpowiednio mocnym dmuchnięciu, wyginają się w górę jak trąba zadowolonego słonia. Powodem tego było oczywiście zjawisko odrzutu działające na koniec słomki: powietrze w jedną stronę, a słomka w drugą!

34. BEZWŁADNOŚĆ CIAŁA Zjawisko odrzutu ujawnia pewną właściwość ciał polegającą na tym, że taka sama co do wartości siła nadaje różnym ciałom różne prędkości. Tę właściwość ciał nazywamy bezwładnością. • O bezwładności ciała informuje nas masa ciała. O ciałach, które w wyniku oddziaływania w małym stopniu zmieniają swoją prędkość, mówimy, że są bardziej bezwładne niż ciała, które w większym stopniu zmieniają swoją prędkość. • Bezwładność ciał wykorzystujemy np. podczas otrząsania błota z butów, strząsania kropel deszczu z płaszcza, trzepania koców i dywanów, do nabijania młotka na trzonek. • O skutkach bezwładności zapewnie pisał Ludwik Jerzy Kern: • „Tramwaj ruszył z całych sił, popadali wszyscy w tył. • Tramwaj stanął – co za cud, popadali wszyscy w przód.” • Zasadą bezwładności została nazwana I zasada dynamiki Newtona.

35. SIŁA DOŚRODKOWA Siłę działającą na ciało poruszające się po okręgu nazywamy siłą dośrodkową. Siła dośrodkowa powoduje ruch jednostajny ciała po okręgu. Ma ona stałą wartość i jest niezrównoważoną siłą zwróconą do środka okręgu. • Wartość siły dośrodkowej możemy obliczyć ze wzoru: • Fr = m v2/R • gdzie: • m – masa ciała poruszającego się po okręgu, • v – szybkość ciała, • R – promień okręgu • Różne siły mogą pełnić funkcję siły dośrodkowej. Może nią być siła tarcia, siła sprężystości, siła ciężkości, siła elektryczna lub siła magnetyczna. • Siła tarcia jest siłą niezbędną dla ruchu pojazdów na zakrętach, siła ciężkości powoduje ruch sztucznych satelitów wokół Ziemi, siła elektryczna wpływa na ruch elektronów po orbitach wokół jądra atomu.

36. SIŁA ELEKTROSTATYCZNA Na każde naelektryzowane ciało znajdujące się w otoczeniu innego naelektryzowanego ciała działają siły elektrostatyczne. Siły elektrostatyczne mogą być siłami przyciągania lub siłami odpychania. • Jeżeli oddziałujące ciała mają takie same ładunki to obserwujemy ich wzajemne odpychanie się, a gdy mają różne ładunki – ich wzajemne przyciąganie się. • Oddziaływanie elektrostatyczne jest oddziaływaniem „na odległość”. • Wartość siły elektrycznej jest wprost proporcjonalna do iloczynu wartości ładunków oddziałujących ciał i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu ich wzajemnej odległości. Jest to treść prawa Coulomba wyrażana wzorem: F = k q1q2/r2 gdzie: k - współczynnik proporcjonalności zależny od rodzaju ośrodka, w którym umieszczone są naelektryzowane ciała, q1, q2– ładunki zgromadzone na ciałach, r – odległość między środkami ciał.

37. SIŁA ELEKTROSTATYCZNA • Do doświadczenia użyjemy samodzielnie wykonanego elektroskopu: • Butelkę zatykamy korkiem. • Przez korek przekłuwamy drut od robótek ręcznych. • Na drucie zawieszamy dwa jednakowe kawałki folii aluminiowej.

38. Pytanie: Co się stanie, gdy dotkniemy pręt czymś naelektryzowanym? Jak zachowają się aluminiowe skrawki? 3 4 2 1

39. SIŁA MAGNETYCZNA Siły działające np. między biegunami magnesów nazywamy siłami magnetycznymi. • Siły magnetyczne mogą być siłami przyciągania lub siłami odpychania. • Między biegunami jednoimiennymi działają siły wzajemnego odpychania, a między biegunami różnoimiennymi działają siły wzajemnego przyciągania się. • Oddziaływanie magnetyczne jest oddziaływaniem „na odległość”. Występuje ono między magnesem i stalowymi przedmiotami, między dwoma magnesami a także pomiędzy Ziemią a igłą magnetyczną.

40. Siła magnetyczna w doświadczeniach Tytuł doświadczenia nr 1: Czy można zobaczyć pole magnetyczne? Potrzebne przyrządy: Magnesy neodymowe, szklany pojemnik z opiłkami żelaza Obserwacje: Opiłki żelaza przyciągane przez magnesy układają się w łuki. Wniosek: Magnesy neodymowe są tak silne, że opiłki żelazne wyznaczają linie sił pola magnetycznego wewnątrz szklanego pojemnika.

41. Potrzebne przyrządy: magnesy sztabkowe i podkowiaste ze szkolnej pracowni, komputer i zestaw Coach z czujką siły. Wykonanie: 1. Zawieszamy magnes podkowiasty na czujce siły zamontowanej na statywie. Wysokość, na której wisi magnes należy tak ustalić, aby jego końce znajdowały się tuż nad podłożem Tytuł doświadczenia nr 2: Jak duża jest siła przyciągania magnesów szkolnych?

42. 2. Pod biegunami magnesu podkowiastego umieszczamy dwa magnesy sztabkowe tak, aby blisko siebie znalazły się bieguny różnoimienne. 3. Uruchamiamy pomiar siły z czasem ustawionym na 5s. W trakcie pomiaru usuwamy magnesy sztabkowe odsuwając je od magnesu podkowiastego. Komputer zapisuje zmianę siły wskazywaną przez czujkę.

43. Wyniki: • Wnioski: • Gdy magnesy przyciągały się siła wynosiła 3,65N, a gdy magnesów sztabkowych nie było siła wynosiła 3,22N. Różnica wynosi 0,43N i tyle wynosi siła przyciągania między magnesami. • Ciężar magnesu podkowiastego wynosi 3,22N czyli ma on masę 32,2 dag. • Wartość siły oddziaływania między magnesami bardzo silnie zależy od ich wzajemnej odległości i szybko maleje przy odsuwaniu magnesów od siebie.

44. SIŁA ELEKTRODYNAMICZNA Siłą elektrodynamiczną nazywamy siłę, jaką działa pole magnetyczne na umieszczony w nim przewód z prądem elektrycznym. • Wartość siły elektrodynamicznej zależy od natężenia prądu w przewodzie, od długości przewodu i od pola magnetycznego (czy jest ono silne, czy słabe). • Aby wyznaczyć kierunek i zwrot siły elektrodynamicznej stosuje się regułę lewej dłoni, zwaną też regułą Fleminga. • Siła elektrodynamiczna stanowi podstawę działania mierników prądu stałego (amperomierza i woltomierza) oraz silników elektrycznych.

45. SIŁA JĄDROWA Siły jądrowe działają między nukleonami w jądrze atomowym. Siły te są siłami przyciągania, są niezależne od ładunku i najsilniejsze ze wszystkich. Jądro atomowe nie rozpada się na pojedyncze nukleony na skutek działania elektrycznych sił odpychania między protonami, ponieważ pomiędzy nukleonami działają duże siły przyciągania, które nazwano siłami jądrowymi. • Siły jądrowe działają między wszystkimi składnikami jądra, a więc między protonem i protonem, między protonem i neutronem oraz między neutronem i neutronem. • Osiągają one wartości nieporównywalnie większe od sił elektrycznych i są to najsilniejsze znane oddziaływania w przyrodzie. • Siły te jednak szybko maleją ze wzrostem odległości i znikają dla odległości ok. 2 * 10-15 m.

46. Inne siły występujące w przyrodzie SIŁA WYPORU Siłą wyporu nazywamy się działającą na ciało zanurzone w cieczy. Siła wyporu jest skutkiem różnicy ciśnień hydrostatycznych panujących na różnych głębokościach zanurzenia dolnej i górnej ścianki ciała. O sile wyporu „mówi” prawo Archimedesa: Na każde ciało zanurzone w cieczy działa siła wyporu skierowana pionowo do góry o wartości równej iloczynowi gęstości cieczy d, przyspieszenia ziemskiego g i objętości zanurzonego ciała V :Fw = dgV Siła wyporu równa jest ciężarowi cieczy wypartej przez zanurzone ciało. Siła wyporu nie zależy od masy ciała, a zatem od jego ciężaru, ale od objętości zanurzonego ciała. Prawo Archimedesa wykorzystywane jest w żegludze oraz do wyznaczanie gęstości cieczy.

47. Inne siły występujące w przyrodzieSIŁA WYPORU C.D. • Dlaczego statki wykonane z żelaza nie toną w wodzie (chociaż gęstość żelaza jest większa od gęstości wody)? • Dzieje się tak dlatego, że wewnątrz statku znajdują się duże przestrzenie wypełnione powietrzem, dzięki czemu zwiększa się objętość statku i jego części zanurzonej, a zatem zwiększa się wartość siły wyporu, która równoważy siłę ciężkości (Fw = Fg). • Siła wyporu działa także na ciała umieszczone w gazie. • Jest ona bardzo mała w porównaniu z siłą ciężkości ciała stałego, ponieważ gęstość gazów jest około 1000 razy mniejsza niż gęstość ciał stałych. Dlatego w większości przypadków trudno jest obserwować skutki działania siły wyporu gazów. Jednakże dzięki sile wyporu powietrza możliwe są np. loty balonów

48. Inne siły występujące w przyrodzieSIŁA NOŚNA • Aby samolot uniósł się w powietrze musi działać siła zwrócona do góry, zwana siła nośną, która przezwycięża siłę ciężkości. • Siła nośna zależy od szybkości ciała względem powietrza lub szybkości powietrza względem ciała.

49. Inne siły występujące w przyrodzieSIŁA NOŚNA C.D. • Jak to jest możliwe, że ciężki samolot unosi się w powietrzu? • Przekrój skrzydła samolotu przypomina swoim kształtem „położoną na boku” łzę o spłaszczonej podstawie. Ten kształt skrzydła określany jest mianem profilu lotniczego lub aerodynamicznego. Względem lecącego samolotu powietrze porusza się do tyłu i dzieli się na dwa strumienie, których jeden przepływa nad skrzydłem samolotu, a drugi pod nim. Powietrze poruszające się nad górną powierzchnią skrzydła przebywa dłuższą drogę. Porusza się więc szybciej, a to powoduje, że ciśnienie powietrza panujące nad skrzydłem jest mniejsze od ciśnienia panującego pod skrzydłem. Na skutek różnicy ciśnień powstaje siła nośna zwrócona ku górze, powodująca unoszenie samolotu.

50. Inne siły występujące w przyrodzieSIŁA CIĄGU • Siła ciągu (ciąg) to siła będąca wynikiem działania silnika pojazdu, obiektu pływającego lub latającego. • Siła ciągu jest siłą reakcji, powstaje zgodnie z III zasadą dynamiki w wyniku oddziaływania układu napędowego pojazdu z innymi ciałami. • W przypadku, gdy na ciało nie działają inne siły, siła ciągu wywołuje przyspieszenie ciała a jej wartość określa II zasada dynamiki Newtona. • Siła ciągu silnika samochodowego • Silnik wprawia w ruch obrotowy koła samochodu. Dzięki sile tarcia statycznego pomiędzy oponą a nawierzchnią jezdni, samochód działa na jezdnię pewną siłą skierowaną do tyłu. Jezdnia działa na samochód siłą równą co do wartości ale skierowaną do przodu – jest to siła ciągu.