Фізика. Повторне видання. 7 клас. Бар’яхтар

Підбиваємо підсумки розділу 3. «Взаємодія тіл. Сила»

1. Вивчаючи розділ 3, ви дізналися, що причиною зміни швидкості руху тіл і причиною зміни форми та об’єму тіл є взаємодія.

2. Ви ознайомилися з різними силами в механіці.

3. Ви продовжили знайомство з фізичними тілами і речовинами та дізналися про фізичні величини, які характеризують тіло, речовину, взаємодію.

4. Ви дізналися про тиск рідин і газів, ознайомились із законом Паскаля, законом Архімеда, довели наявність атмосферного тиску.

Навіщо нирцю повітряна куля

Свого часу повітряна куля була сконструйована для польотів людини «за хмари». Сьогодні завдяки розвитку техніки повітряні кулі й дирижаблі використовують не як транспортні засоби, а переважно для розваг. Реалізація ж самої ідеї в іншій галузі техніки дозволила створити батискафи — апарати для глибоководних досліджень. Найвідомішим із них став «Трієст», який у січні 1960 р. дістався найглибшої точки у Світовому океані — Маріанської западини.

Спробуємо уявити хід міркувань конструкторів батискафа. Якщо помістити повітряну кулю на поверхню моря й навантажити її надлишковим баластом, так щоб уся конструкція виявилася «важчою» за воду, то природно, що куля почне опускатись і через деякий час дістанеться дна. Якщо після цього скинути баласт, то куля спливе на поверхню. Проте це загальна ідея, а як її реалізувати на практиці? Інженерні рішення, використані у «Трієсті», зрозумілі з наведених фото.

Батискаф «Трієст»

Основний елемент конструкції батискафа — «повітряна куля» (1). Проте повітрям наповнювати таку кулю не слід, адже тиск на великій глибині її просто розчавить. Кулю заповнили бензином: бензин легший за воду й не гірше від повітря забезпечить спливання апарата; стінки кулі в такому випадку можна зробити досить тонкими, а отже, легкими, оскільки від деформування їх буде захищати нестисливість внутрішньої рідини. Гондола з товстими стінками (завтовшки 127 мм) (2) є надійним притулком для екіпажу з двох осіб. Баласт (залізний дріб) засипаний у ємності, які схожі на перевернуті бідони з кришками (3) і закриваються електромагнітними замками (4).

Живлення батискафа здійснюється від акумуляторів, які мають обмежений ресурс. Це означає, що в разі аварії через деякий час акумулятори припинять постачати струм до електромагнітних замків. Тоді кришки відкриються, баласт упаде на дно, а батискаф спливе на поверхню. На щастя, цей запобіжний прийом так і не став у пригоді.

З моменту занурення «Трієста» пройшло понад пів століття. За цей час людство здійснило справжній прорив у багатьох галузях техніки, але конструкція «Трієста» залишилася неперевершеною.

Польоти на потязі, або Що таке маглев

Якщо чоловікові не вистачає сил переставити важку шафу, то він може прийняти стандартне рішення — збільшити силу, тобто запросити на допомогу сусіда. А може згадати, що шафа погано рухається через велику силу тертя, і, покликавши сумлінного учня 7-го класу, разом із ним вигадати, як зменшити цю силу. У результаті вони, наприклад, можуть підкласти під кути (опори) шафи звичайні пластикові кришки. Сила тертя зменшиться, і зусиль навіть однієї людини буде достатньо, щоб переставити шафу. А як вирішують подібні завдання в складних технічних пристроях?

Маглев-потяг у Шанхаї (Китай)

Щоб зменшити силу тертя, зазвичай використовують мастила — речовини, які забезпечують легше ковзання дотичних поверхонь. А ще силу тертя ковзання можна зменшити, використавши відповідні стичні матеріали (згадайте приклад із шафою). Однак усе одно поверхні будуть стикатися й тертя залишиться. От якби та шафа могла літати над землею... тоді й першокласник зміг би її пересунути! І було придумано ось що. Якщо взяти два магніти й зблизити їх певним чином, магніти будуть відштовхуватися. А тепер проведемо уявний експеримент. Що буде, якщо потужний магніт розмістити, наприклад, на підставці, а зверху до нього піднести невеликий магніт? Якщо другий магніт буде досить легким, тобто таким, щоб сила магнітного відштовхування зрівноважила силу притягання Землі, то він має літати в повітрі!

Пристрої, які використовують описаний вище ефект, одержали загальну назву «маглев» (скорочене від англ. magnetic levitation — магнітна левітація). Найбільше вражають, мабуть, маглев-потяги. Під час руху такі потяги не торкаються колії — вони утримуються над нею потужними магнітами. Таким чином, тертя об опору відсутнє, і перешкоджає руху маглев-потягів тільки опір повітря (як і літакам!). Саме тому швидкість руху маглев-потяга наближається до швидкості руху літака (500-600 км/год).

Теми рефератів і повідомлень

  • 1. Інертність у техніці та побуті.
  • 2. Еволюція важільних терезів.
  • 3. Ґ. Ґалілей, І. Ньютон. Відкриття законів механіки.
  • 4. Що таке тверде мастило?
  • 5. Чи заважатиме невагомість у повсякденному житті?
  • 6. Без сили тертя немає життя.
  • 7. Способи збільшення та зменшення тертя в живій природі.
  • 8. Як зменшити опір повітря.
  • 9. Життя і досягнення Блеза Паскаля.
  • 10. Демонстрація сили тиску атмосферного повітря: дивовижний дослід бургомістра Маґдебурґа Отто фон Ґеріке.
  • 11. Гідравлічні машини.
  • 12. Гальма автомобіля як гідравлічна машина.
  • 13. Глибини, підкорені аквалангістами. Заходи безпеки під час підкорення морських глибин.
  • 14. Апарати для вивчення морських і океанських глибин.
  • 15. Легенди й міфи про життя Архімеда.
  • 16. Склад атмосфери й атмосферний тиск на планетах Сонячної системи.
  • 17. Історія польотів на повітряних кулях.
  • 18. Від повітряної кулі до сучасних літаків.
  • 19. Від стародавніх вітрильників до сучасних океанських лайнерів.
  • 20. Видатний конструктор українського походження І. І. Сікорський.
  • 21. Інтернет-дирижаблі.

Теми експериментальних досліджень

  • 1. Вимірювання густини рідини ареометром, виготовленим із підручних засобів.
  • 2. Визначення коефіцієнта тертя між компонентами сипких будівельних матеріалів.
  • 3. Моделювання процесу утворення снігових лавин за допомогою підручних сипких речовин: пшона, манки, борошна тощо.
  • 4. Створення моделі фонтана й демонстрація його дії.
  • 5. Створення моделі «Барометр для рибалок».
  • 6. Моделювання плавання суден за допомогою хатнього посуду.
  • 7. Створення моделі для демонстрації закону Паскаля.

Теми навчальних проєктів

  • 1. Інертність як причина порушення правил дорожнього руху. Гальмівний шлях автомобіля.
  • 2. Шкода і користь сили тертя.
  • 3. Повітряна оболонка Землі. Атмосферний тиск і його застосування. Вплив атмосферного тиску на самопочуття людини.
  • 4. Гідравлічні машини і механізми: гальма автомобіля, насоси, амортизатори тощо.
  • 5. Фонтани природні та штучні.
  • 6. Досягнення українських конструкторів у повітроплаванні та літакобудуванні.
ГДЗ до підручника можна знайти тут.