Фізика. Повторне видання. 8 клас. Барʼяхтар (2025)

Дорогі учні та учениці!

Цього навчального року ви продовжите подорож світом фізики. Як і раніше, ви будете спостерігати явища природи, проводити справжні наукові експерименти й на кожному уроці робити власні маленькі відкриття. А підручник стане для вас надійним помічником.

Будьте уважними й наполегливими, вивчаючи зміст кожного параграфа, не обминайте додаткових рубрик — і ви зможете застосовувати здобуті знання в повсякденному житті. Приклади практичного застосування фізики ви знайдете в рубриці «Чи знаєте ви, що...». Розвинути критичне мислення, необхідне для ефективного навчання та успішної реалізації в дорослому житті, допоможе рубрика «А як насправді?».

Зверніть увагу: параграфи завершуються рубриками «Підбиваємо підсумки», «Контрольні запитання», «Вправа».

Рубрика «Підбиваємо підсумки», яку подано у вигляді опорних конспектів, акцентує на головному. «Контрольні запитання» дають змогу з’ясувати, чи зрозуміли ви вивчений матеріал. Рубрика «Вправа» допоможе перевірити, чи можете ви застосувати отримані знання на практиці. Завдання рубрики диференційовані за рівнями складності. Номери завдань підкреслено відповідними кольорами (у порядку підвищення складності): синій, зелений, оранжевий, червоний. Фіолетовим кольором позначено завдання для формування інформаційно-комунікаційної компетентності. Довідкові дані, необхідні для виконання завдань, ви знайдете в Додатку 1 наприкінці підручника.

Фізика — наука насамперед експериментальна, тому на вас очікують дослідження, експериментальні завдання та лабораторні роботи. Обов’язково виконуйте їх — і ви будете краще розуміти фізику.

Наприкінці кожного розділу запропоновано рубрики «Підбиваємо підсумки розділу» і «Завдання для самоперевірки», які допоможуть систематизувати знання, стануть у пригоді під час повторення вивченого та підготовки до контрольних робіт.

Безумовно, корисним буде для вас інтерактивний електронний додаток, де подано тренувальні тестові завдання з автоматичною перевіркою, відеоролики з демонстраціями лабораторних робіт, певних фізичних дослідів або процесів, а також список рекомендованих джерел інформації для тих, хто хоче дізнатися більше.

Сформувати адаптивність і здатність до співпраці допоможе активна участь у реалізації навчальних проєктів, теми яких запропоновано в підручнику. Поради щодо виконання проєктів ви знайдете в Додатку 2.

Для тих, хто хоче більше дізнатися про розвиток фізичної науки й техніки в Україні та світі, знайдеться чимало цікавого й корисного в рубриці «Фізика і техніка в Україні».

Бажаємо успіхів!

Розділ 1. Момент сили. Механічна робота та енергія

§ 1. Прості механізми. Похила площина

ПИТАННЯ ДЛЯ ОБГОВОРЕННЯ. На заставці до параграфа ви можете побачити майже всі види простих механізмів, що їх використовують люди протягом тисяч років. Чому, на вашу думку, ці пристрої виявилися такими «стійкими»? Згадайте, які прості механізми є у вас удома.

1. Для чого призначені прості механізми?

Багато пристроїв, якими ми постійно користуємося в побуті, є простими механізмами.

Двері діють як важіль, гвинти запобігають розвалюванню меблів, а жалюзі опускають за допомогою блока. Перевезти важке тіло можна на візку з колесами; витягнути з криниці відро з водою допомагає коловорот.

Колесо на осі, похила площина, важіль, блок, гвинт, клин, коловорот — усе це прості механізми.

Прості механізми — це пристрої, призначені для зміни значення та (або) напрямку сили.

Рис. 1.1. За допомогою простих механізмів можна змінити: напрямок сили (а); значення сили (б); значення й напрямок сили одночасно (в)

• Розгляньте рис. 1.1. Як блок флагштока змінює напрямок сили? Збільшується чи зменшується значення прикладеної сили, коли ми відкриваємо кран? Чому ми можемо стверджувати, що коловорот одночасно змінює і значення, і напрямок сили?

2. Що спільного в роботі простих механізмів?

У повсякденному житті ми постійно користуємося різними пристроями. Це велосипед і тачка, м’ясорубка і міксер, швацька машинка і дриль тощо. Більшість цих пристроїв містять прості механізми, які працюють разом. У тачці використовуються важіль і колеса, до складу м’ясорубки входять гвинт, клин і коловорот (рис. 1.2), а у велосипеді взагалі можна знайти майже всі прості механізми.

Рис. 1.2. Складний механізм м'ясорубки містить декілька простих механізмів

Усі прості механізми мають певні спільні риси. Якщо простий механізм надає виграш у силі, то ми обов’язково отримуємо програш у відстані (рис. 1.3). І навпаки, виграш у відстані супроводжується програшем у силі.

F₁ — вихідна сила (сила, яку ми створюємо за допомогою простого механізму)

F₂ — прикладена сила

Рис. 1.3. Щоб підняти колесо автомобіля на незначну висоту за допомогою ручного механічного домкрата, людина обертає його ручку, при цьому рука людини долає значну відстань

Прості механізми, попри їх різноманіття, можна поділити за принципом дії лише на два види: похила площина (різновиди — пандус, клин, гвинт) і важіль (різновиди — важіль, блок, коловорот).

ДОСЛІДЖЕННЯ

Що знадобиться: гладеньке тіло (пенал, дерев’яний брусок тощо); тонкий довгий гумовий шнур; аркуш картону; стос підручників.

Покладіть картон на підручники так, щоб утворилася похила площина. Поміркуйте, як довести, що тягнути тіло похилою площиною легше, ніж піднімати його. Проведіть дослід. Зробіть висновок щодо призначення похилої площини.

3. Для чого призначена похила площина?

За допомогою похилої площини можна піднімати важкі предмети, прикладаючи до них відносно невелику силу (рис. 1.4). Похила площина змінює одночасно значення і напрямок сили. Але що меншу силу ми прикладаємо, то більшу відстань нам потрібно подолати.

Похила площина — це плоска поверхня, розташована під певним кутом до горизонту.

Рис. 1.4. Похила площина допомагає підняти вантаж. Чим пологішим є ухил, тим легше це зробити

Рис. 1.5. Для підняття тіла похилою площиною потрібна значно менша сила, ніж для підняття цього самого тіла вертикально

Властивість похилої площини давати виграш у силі та змінювати напрямок дії цієї сили застосовують у конструкціях сходів, ескалаторів, конвеєрів, пандусів тощо (рис. 1.6).

Рис. 1.6. Пандус є прикладом використання властивостей похилої площини

4. Клин і гвинт — різновиди похилої площини

Щоб полегшити рубання дров, у тріщину колоди встромляють клин і б’ють по ньому молотком або обухом сокири (рис. 1.7). Під час удару на клин діють три тіла: зверху — обух сокири, з боків — дві частини колоди. Відповідно клин діє на обух сокири вгору, а на деревину колоди — в боки, тобто розсуває частини колоди. Отже, клин змінює напрямок сили, з якою діє сокира. Окрім того, кожна з двох сил, з якими клин розсуває частини колоди, набагато більша за силу удару сокири.

Рис. 1.7. Клин не тільки дає виграш у силі, а й змінює її напрямок

До речі, сокира — це поєднання важеля (держак) та похилої площини (полотно з лезом).

Різновидом похилої площини також є гвинт. Візьмемо трикутник, вирізаний із тонкого картону, та розташуємо його біля циліндра (рис. 1.8). Похилою площиною буде ребро картону. Обгорнувши картонний трикутник навколо циліндра, одержимо гвинтову похилу площину.

Рис. 1.8. Гвинт є різновидом похилої площини

Власне, нарізка гвинта — це похила площина, яку багато разів обернуто навколо циліндра. Подібно до клина гвинт може змінювати напрямок і значення прикладеної сили. Гвинт використовують у механічних домкратах і підіймачах, м’ясорубці, лещатах, струбцинах, свердлах, шурупах, різьбових кріпленнях тощо.

ПІДБИВАЄМО ПІДСУМКИ

ПРОСТІ МЕХАНІЗМИ — це пристрої, призначені для зміни значення чи напрямку сили або її значення й напрямку одночасно.

Якщо простий механізм надає виграш у силі, то ми обов'язково отримуємо програш у відстані; і навпаки, виграш у відстані супроводжується програшем у силі.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1. Для чого використовують прості механізми? 2. Які є види простих механізмів? 3. Назвіть різновиди похилої площини та важеля. Наведіть приклади їх застосування. 4. Які спільні риси мають прості механізми? 5. За якою формулою визначають виграш у силі?

ВПРАВА № 1

1. Який простий механізм використовують для завантаження багажу в літак (рис. 1)? Що змінює цей механізм?

Рис. 1

2. Установіть відповідність між зображенням простого механізму (1-4) та його назвою (А-Д).

А Блок
Б Важіль
В Клин
Г Коловорот
Д Гвинт

3. Які властивості похилої площини ми використовуємо, піднімаючись гірським «серпантином»?

4. Які прості механізми входять до складу ножиць? до складу бура (рис. 2)?

Рис. 2

5. Який максимальний виграш у силі дає похила площина, якщо за її допомогою рівномірно піднімають тіло масою 80 кг на висоту 2 м, прикладаючи силу 400 Н? Якою є довжина цієї похилої площини?

ЧИ ЗНАЄТЕ ВИ, ЩО...

Будь-яке будівництво починається з фундаменту, який утримує споруду від зсуву або руйнування. Фундамент зазвичай створювали з великих каменів або з не менш важкого залізобетону. Сучасні будинки завдяки новим матеріалам стали значно легшими. Невже їм теж потрібні важкі фундаменти? На допомогу прийшов один із простих механізмів, а саме геошуруп. Геошурупи схожі на звичайні шурупи, ось тільки їхня довжина сягає декількох метрів. Геошурупи заглиблюють у землю, і на таких гвинтових палях надійно тримається будинок.