Тараудың ең маңыздысы. Денелердің өзара әрекеттесуі
Физика, 7 сынып. Оқулық: Кронгарт Б.А. және т.б. (Мектеп, 2025). 5 тарау: Денелердің өзара әрекеттесуі. 112–113-беттер.
Нені қайталаймыз
5-тарау «Денелердің өзара әрекеттесуі» (§ 13–20): инерция, күш, ауырлық күші, салмақ, деформация, серпімділік күші және Гук заңы, үйкеліс күші, бір түзудің бойымен әсер ететін күштерді қосу. Төменде тарау туралы өз сөзімізбен жазылған схема, формулалар кестесі, сұрыптауға арналған жаттығу және қайталауға арналған авторлық есептер бар (оларды біз ойлап таптық, оқулықта жоқ).
Тақырыпты талдаймыз
Тараудың схемасы
Инерция — құбылыс: егер денеге басқа денелер әсер етпесе (немесе олардың әсерлері өзара теңгерілсе), дене өз жылдамдығын сақтайды. Бұл заңды итальяндық ғалым Галилео Галилей XVI ғасырдың аяғы мен XVII ғасырдың басында ашты.
📕 Оқулықтағы қате. Оқулықтың 112-бетіндегі схемада Галилей заманы «XVI ғасырдың басы — XVII ғасырдың аяғы» деп көрсетілген. Бірақ Галилей 1564–1642 жылдары өмір сүрген, сондықтан дұрысы — XVI ғасырдың аяғы — XVII ғасырдың басы.
Күш — физикалық шама, бір дененің екінші денеге әсерінің өлшемі. Ол векторлық шама (модулі де, бағыты да бар) және дене жылдамдығының өзгеруінің себебі.
💡 Дененің жылдамдығы өзгермесе, күш жоқ деген сөз емес. Мүмкін, күштер бір-бірін теңгеріп тұр.
Үш күш — бір кестеде
| Күш | Бұл не | Формула | ХБЖ-дегі бірлігі |
|---|---|---|---|
| ауырлық | дененің Жерге (оның центріне) тартылу күші | $F_{\text{а}}=mg$ | Н |
| серпімділік | деформацияланған денені бастапқы күйіне келтіруге тырысатын күш | $F_{\text{серп}}=-kx$ | Н |
| үйкеліс | бір дене екінші дененің бетімен қозғалғанда (немесе қозғалуға тырысқанда) пайда болатын, қозғалысқа кедергі келтіретін күш | $F_{\text{үйк}}=\mu N$ | Н |
| Шама | Белгіленуі | ХБЖ-дегі бірлігі |
|---|---|---|
| масса | $m$ | кг |
| еркін түсу үдеуі (есептерде) | $g\approx10$ | Н/кг |
| серіппенің қатаңдығы | $k$ | Н/м |
| ұзаруы | $x$ | м |
| нормаль қысым күші | $N$ | Н |
| үйкеліс коэффициенті | $\mu$ | өлшемсіз |
📌 $F_{\text{серп}}=-kx$ формуласындағы «минус» таңбасы бағытты көрсетеді: серпімділік күші ұзаруға қарсы бағытталған. Модульге арналған есептерде $F=kx$ деп аламыз.
📌 Салмақ $P$ — дененің тіреуге түсіретін немесе аспаны тартатын күші. Көлденең тіректе тыныштықта тұрғанда $P=mg$. Бірақ бұл күштер әртүрлі денелерге түсірілген: ауырлық күші — дененің өзіне, салмақ — тіреуге.
⚠️ Жиі кететін қате. Бірліктерді аударуды ұмыту: сантиметрді метрге ($x$ үшін), граммды килограмға ($m$ үшін). Есептердің жауабы 100 немесе 1000 есе қате шығатыны дәл осыдан.
Қатаңдық графикті қалай өзгертеді
Серіппе қатаң болған сайын $F(x)$ түзуі тіктей түседі: бірдей ұзаруға көбірек күш керек.
Бір түзудің бойымен әсер ететін күштерді қосу
Бір жаққа бағытталған күштер қосылады: $R=F_1+F_2$. Қарама-қарсы жаққа бағытталған күштер азайтылады: $R=F_1-F_2$, ал теңәсерлі күш үлкен күш әсер ететін жаққа қарай бағытталады.
Үйкеліс түрлері
🌟 Бөшкені қоймаға сүйреп апарғаннан гөрі домалатып апарған тиімдірек: домалау үйкелісі сырғанау үйкелісінен әлдеқайда аз. Адамдар доңғалақты тегін ойлап тапқан жоқ.
Бұл қандай күш?
👨👩👧 Ата-анаға. Баладан үстелдің үстінде жатқан кітапқа әсер ететін үш күшті атауды сұраңыз: ауырлық күші, тіректің серпімділік күші және (оны жылжытпақ болса) тыныштық үйкелісі. Егер жеңіл жауап берсе — тарау меңгерілген.
Өзіңді тексер
- Инерция дегеніміз не? Денеге басқа денелер әсер етпегенде оның жылдамдығын сақтау құбылысы.
- Қандай үш күш түрін оқыдық? Ауырлық, серпімділік және үйкеліс күштерін.
- Ауырлық күшін қалай табамыз? $F=mg$.
- Гук заңы не дейді? Серпімділік күші ұзаруға тура пропорционал: $F=kx$.
- Сырғанау үйкеліс күшін қалай табамыз? $F_{\text{үйк}}=\mu N$.
- Үйкеліс қандай түрлерге бөлінеді? Тыныштық, сырғанау және домалау үйкелісі.
Жаттығуларды шығарамыз
Бұл — тарау бойынша біздің авторлық жаттығуымыз: оқулықта жоқ 6 есеп. Алдымен өзің шығар, содан кейін кеңесті және шешуін аш. $g=10,\text{Н/кг}$ деп ал.
Қайталауға арналған есептер
№ 1
Баланың массасы 45 кг. Оған әсер ететін ауырлық күшін және ол еденде тұрғанда оның салмағын тап.
Қалай ойлаймыз. Көлденең тіректе тыныштықта тұрғанда салмақ модулі бойынша ауырлық күшіне тең, бірақ тіреуге түсірілген.
Шешуі. Берілгені: $m=45,\text{кг}$, $g=10,\text{Н/кг}$. $F_{\text{а}}=mg=45,\text{кг}\cdot10,\text{Н/кг}=450,\text{Н}$. $P=F_{\text{а}}=450,\text{Н}$.
Жауабы: $F_{\text{а}}=450,\text{Н}$; салмағы $P=450,\text{Н}$ (еденге түсірілген).
№ 2
Динамометр серіппесі 2 Н күштің әсерінен 4 см-ге ұзарды. Серіппенің қатаңдығын тап. Оны 10 см-ге созу үшін қандай күш керек (серпімділік шегінде)?
Қалай ойлаймыз. Сантиметрді метрге аудар, сосын $k=F/x$ формуласын, одан кейін қайтадан $F=kx$ формуласын қолдан.
Шешуі. Берілгені: $F_1=2,\text{Н}$, $x_1=4,\text{см}=0{,}04,\text{м}$, $x_2=10,\text{см}=0{,}1,\text{м}$. $k=\dfrac{F_1}{x_1}=\dfrac{2,\text{Н}}{0{,}04,\text{м}}=50,\text{Н/м}$. $F_2=kx_2=50,\text{Н/м}\cdot0{,}1,\text{м}=5,\text{Н}$.
Жауабы: $k=50,\text{Н/м}$; $F_2=5,\text{Н}$.
№ 3
Массасы 20 кг жәшікті еденмен бірқалыпты сүйрейді. Үйкеліс коэффициенті $\mu=0{,}25$. Қандай көлденең күш түсіру керек?
Қалай ойлаймыз. «Бірқалыпты» дегеніміз: тарту күші үйкелісті теңгеріп тұр.
Шешуі. $N=mg=20,\text{кг}\cdot10,\text{Н/кг}=200,\text{Н}$. $F_{\text{үйк}}=\mu N=0{,}25\cdot200,\text{Н}=50,\text{Н}$. $F_{\text{тарту}}=F_{\text{үйк}}=50,\text{Н}$.
Жауабы: 50 Н.
№ 4
Екі бала арқанды 120 Н және 80 Н күшпен тартады. Теңәсерлі күш неге тең, егер а) олар бір жаққа тартса; ә) қарама-қарсы жаққа тартса?
Қалай ойлаймыз. Бір жаққа тартқанда күштер қосылады, қарама-қарсы жаққа тартқанда азайтылады.
Шешуі. а) $R=120+80=200,\text{Н}$, екі күш бағытталған жаққа бағытталған. ә) $R=120-80=40,\text{Н}$, күштірек бала (120 Н) тартатын жаққа бағытталған.
Жауабы: а) 200 Н; ә) 40 Н, үлкен күштің жағына қарай.
№ 5
Ат шаналарды 300 Н күшпен тартады. Жүгі бар шананың массасы 150 кг, табандарының қармен үйкеліс коэффициенті $\mu=0{,}05$. Үйкеліс күшін және қозғалыс бойымен бағытталған күштердің теңәсерлі күшін тап. Шана қалай қозғалады?
Қалай ойлаймыз. Алдымен үйкеліс күшін тап, сосын оны тарту күшінен азайт.
Шешуі. $N=mg=150\cdot10=1500,\text{Н}$. $F_{\text{үйк}}=\mu N=0{,}05\cdot1500=75,\text{Н}$. $R=300-75=225,\text{Н}$ — қозғалыс жағына бағытталған.
$R\neq0$ болғандықтан, шананың жылдамдығы артады: ол үдеп жүреді. Бірқалыпты жүру үшін атқа 75 Н күш жеткілікті болар еді.
Жауабы: $F_{\text{үйк}}=75,\text{Н}$; $R=225,\text{Н}$; шана үдей қозғалады.
№ 6
Жүргізуші күрт тежегенде автобус жолаушылары неге алға қарай еңкейеді?
Қалай ойлаймыз. Денеге басқа денелер әсер етпесе, дене не істейтінін еске түсір.
Жауап үлгісі. Автобус тежегіштердің әсерінен тоқтайды. Жолаушының денесі инерциямен бұрынғы жылдамдығын сақтағысы келеді, сондықтан алға қарай қозғалуын жалғастырады, ал автобус баяулап қалған. Жолаушы алға «лақтырылғандай» болады. Байланған белбеу немесе тұтқа денені серпімділік немесе үйкеліс күшімен тоқтатады.
Жауабы: инерцияның салдарынан: басқа күш әсер етпейінше, дене өз жылдамдығын сақтайды.
Жадынама
- Үш күш: ауырлық, серпімділік, үйкеліс.
- Үйкеліс түрлері: тыныштық, сырғанау, домалау.
- Сантиметрді метрге, граммды килограмға аударуды ұмытпа.