Фізичні явища навколо нас. 7 клас. Годована

Механічний рух

У витоків механіки

Ми виходимо зі своїх відчуттів: розрізняємо кольори, смаки, запахи, відчуваємо холод, стомленість і багато іншого. Органи чуття дозволяють нам отримувати відомості про оточуючий світ. На підставі відчуттів формуються уявлення про природу, частиною якої є людина, про явища, що спостерігаються навколо нас.

Поговоримо про положення тіл у просторі, рух тіл і відстані між ними. Ці поняття тісно взаємопов’язані. І якщо ми хочемо вправно користуватися кожним із них, ми не маємо іншого способу, окрім як зробити перший крок до їх пізнання.

Розглянемо поняття простір, або протяжність. Ідучи повільно, можна виміряти кроками подолану відстань. Висоту будівлі ми вимірюємо в поверхах.

Ще одне важливе поняття у фізиці — рух матеріальних тіл.

Розглянемо механічний рух матеріальних тіл, пов’язуючи положення їх у просторі з їхньою швидкістю. Вивчаючи рух тіл завжди важливо знати, де в певний момент часу тіло перебуває і як воно туди потрапило.

Наведемо простий приклад. Пролунав дзвоник, і голодні учні побігли до буфету що-небудь перехопити. Ти маєш розуміти, що під час руху учень у просторі школи описав деяку уявну лінію. Нехай двері класу — початок цієї лінії, а двері буфету — її кінець. Таку лінію, за якою рухалось тіло, називають траєкторією. Дивовижний факт: траєкторії учнів зовсім різні, навіть якщо вони вибігли з одних дверей, і можуть бути і прямолінійними, і криволінійними.

А зараз виміряємо довжину траєкторії. Для цього, наприклад, можна визначити кількість кроків, зроблених одним із тих, хто біг до буфету. Знаючи довжину кроку, можна виміряти довжину траєкторії в одиницях довжини, тобто в міліметрах, сантиметрах або метрах. Довжина траєкторії, виміряна в одиницях довжини, у фізиці називається шлях.

Рухаємось далі. З’єднаємо двоє дверей — умовно обрані нами початок і кінець уже відомої нам шкільної траєкторії. З’єднуємо, як під лінійку, прямою лінією через усі перепони: вікна, стіни, стелю і т. д. — виходить прямий відрізок. А якщо до одного з кінців цього відрізка прикріпити стрілку, вийде спрямований відрізок, який у фізиці називається переміщення.

А тепер спробуй розв’язати «хитру» задачу: «Збігав ти до буфету, трохи поїв і повернувся в клас. Чому дорівнює довжина переміщення?» Ти правильно вважаєш, що в цьому випадку довжина переміщення дорівнює нулю.

Розглянемо таке важливе поняття фізики, як швидкість. Вона дуже точно характеризує механічний рух.

Ти знаєш, що в природі існують різні тварини. Вони відрізняються розмірами, швидкістю пересування, масою. Саме рух тварин і швидкість руху ми спробуємо обговорити.

Спочатку поговоримо про деяких найповільніших тварин.

У Північній Америці мешкає велика отруйна ящірка аризонський ядозуб. Він може переміщуватись зі швидкістю 667 сантиметрів за секунду.

В Австралії можна побачити сумчасту тварину коала. Вона пересувається по деревах зі швидкістю приблизно 447 сантиметрів за секунду.

Поблизу берегів і в річках екваторіальної Африки живуть ламантини — великі травоїдні водні ссавці. Вони розвивають швидкість до 220 сантиметрів за секунду.

А зараз — про деяких найшвидших тварин.

Плавні рухи жирафів виглядають як уповільнена зйомка, але їхня швидкість при цьому може сягати 50 кілометрів за годину.

Антилопа спрингбок може бігти зі швидкістю 88 кілометрів за годину.

Риба вітрильник вирізняється високою швидкістю підкорення океанічних вод. Вона здатна розігнатися до 110 кілометрів за годину.

Чи знаєш ти, що людина в середньому проходить за одну годину 5 кілометрів? А світовий рекорд із бігу на 100 метрів складає 9,58 секунди, він встановлений уродженцем Ямайки Усейном Болтом 16 серпня 2009 року.

Порівняймо швидкість людини зі швидкістю тварин, про яких ішлося. Для цього необхідно подати їхні швидкості в одній системі одиниць. Переведемо швидкості в СІ, ураховуючи, що: 1 м/с = 100 см/с; 1 км/год = 1000/3600 м/с = 10/36 м/с.

	Швидкість	Швидкість у СІ
Повільні тварини
Аризонський ядозуб	667 сантиметрів за секунду	6,67 метра за секунду
Коала	447 сантиметрів за секунду	4,47 метра за секунду
Ламантин	139 сантиметрів за секунду	1,39 метра за секунду
Швидкі тварини
Жираф	50 кілометрів за годину	≈14 метрів за секунду
Спрингбок	88 кілометрів за годину	≈24 метри за секунду
Риба вітрильник	110 кілометрів за годину	≈30,6 метра за секунду
Людина	пішки — 5 кілометрів за годину	≈1,4 метра за секунду
	бігом — 100 метрів за 9,58 секунди	≈10,4 метра за секунду

Фізичні можливості людини не дозволяють їй наздогнати швидких тварин, але і з повільними тваринами їй важко змагатися.

«Детективна гра»

Щоб узяти участь у цій грі, тобі потрібні олівець і жива уява. Спробуй на деякий час стати детективом і використати знання з фізики, щоб знайти дитинча жирафа, якого злодії вкрали із зоопарку. Єдиний доказ, знайдений на місці злочину, — залишений кимось шматок паперу з інформацією, де заховали дитинча.

На наведеному нижче плані місцевості намалюй олівцем траєкторію руху злочинців, використовуючи відомості, указані в записці, і познач місце, де заховали дитинча жирафа. Масштаб плану місцевості: 1 клітинка — 0,5 кілометра.

...від зоопарку пройти на північ 4 км, повернути на захід і пройти 5 км, повернути на південь і пройти 6 км, повернути на захід і пройти 1,5 км, потім іще 2 км на північ...

Порівняй свою траєкторію з тією, що накреслив детектив-професіонал (див. наступну сторінку).

Порахуй, будь ласка, шлях, який обрали злочинці, щоби вкрасти дитинча жирафа, склавши довжини всіх 5 відрізків траєкторії, і запиши результат:

l = ____ км.

(У детектива вийшло l = 18,5 км.)

Тепер спробуй відповісти на запитання: «На якій відстані від зоопарку заховали дитинча жирафа?» Застосуй власні знання і знайди, чому дорівнює довжина переміщення злочинців. Для цього з'єднай на плані місцевості точки «Зоопарк» і «Місце, де заховали дитинча жирафа» прямою лінією. Це і є переміщення. Тепер розрахуй його довжину і запиши результат:

s = ____ км.

У детектива вийшло s = 6,5 км. А у тебе?

Аби швидше дістатися до вкраденого дитинчати, треба їхати машиною не за траєкторією, обраною злочинцями, а в напрямку їх переміщення. Машина в цій місцевості може мати максимальну швидкість 72 км/год. Тобі потрібно розрахувати, скільки часу знадобиться, щоб дістатися місця, де заховали дитинча. Для цього переведи всі величини в СІ, враховуючи, що 1 км = 1000 м і 1 км/год = 10/36 м/с.

s = ____ м;

v = ____ (10/36) = ____ м/с;

t = s/v = ____/____ = ____ с.

Дякуємо за допомогу! Незабаром дитинча жирафа повернулося до зоопарку. Це завдяки тому, що тобі вдалося дізнатися, як дістатися потрібного місця найкоротшим шляхом, і розрахувати, скільки часу для цього знадобиться.

Наша невелика подорож світом механічних явищ і наше невелике розслідування наблизились кінця. Сподіваюсь, вони були корисними й водночас захопливими.

Задачі

• 1. Ігор іде зі швидкістю 5 км/год. Після кожного пройденого кілометра він відпочиває 2 хвилини. Скільки часу йому потрібно, щоб подолати відстань 4 км?
• 2. Марійка їде до школи на велосипеді зі швидкістю 7,5 км/год і запізнюється на 10 хвилин. Якщо вона буде їхати зі швидкістю 10 км/год, то прибуде на 10 хвилин раніше. Яка відстань від дому до школи?

Цікаві факти

Один автобус може перевозити таку ж кількість людей, як 30 автомобілів, при цьому займаючи дорогу в довжину, як три автомобілі.

Чи замислювався ти коли-небудь, якою була найдовша в історії автомобільна пробка? «Книга рекордів Гіннеса» стверджує, що це сталося у Франції 16 лютого 1980 року, і простяглась пробка від Ліона до Парижа на 175 км. Причина — погана погода та численні автомобілі, що поверталися з лижних канікул.