Фізика і хімія в побуті. Підручник для осіб з особливими освітніми потребами (F70). 10 клас. Тороп
§ 6. Механічні явища в природі та техніці
Якщо об’єкт змінює своє положення у часі, то кажуть, що він рухається. Рух — це явище, яке дуже поширене в нашому повсякденному житті. Наприклад, автомобіль, у якому ви подорожуєте, рухається, повітря, яким ми дихаємо, рухається, кров у наших судинах рухається, Земля рухається, Всесвіт рухається тощо. Навіть нерухомі об’єкти на нашій планеті перебувають у русі, тому що сама Земля перебуває в постійному русі, тобто обертається.
У повсякденному житті ми можемо спостерігати багато дій, пов’язаних з рухом. Однак різні рухомі предмети можуть відрізнятися за способом їх руху. Наприклад, гойдалка, демонструє рух вперед-назад, а рух на батуті — вгору-вниз. У обох випадках це рух, але по-різному. Виходячи з цього, ми маємо різні види руху. Рух можна умовно розділити на 3 види, а саме: коливальний, обертальний і поступальний (схема 1).
Схема 1. Коливальний, обертальний і поступальний рухи
Катання, повзання, ходьба, перенесення речей, висіння, біг, метання — все це приклади природних рухів, тобто механічних явищ в природі.
Всі тварини пересуваються, вода і вітер постійно змінюють напрям та силу, поживні речовини обертаються в екосистемах, потрапляючи до тіл рослин і тварин, а потім повертаються у землю шляхом розкладання. Існує також рух наших власних тіл.
Вода є рухомою частиною світу природи. Це потужна сила, яка буквально формує ландшафт своїм рухом (мал. 33).
Мал. 33. Приклади руху води — хвилі на морі, річка, дощ
Мал. 34. Приклади руху живих організмів — птахи, заєць, равлик
Живі організми постійно перебувають у русі (мал. 34). 40% видів птахів у світі перелітають, щоб втекти від холодів або щоб знайти відповідні місця для гніздування навесні.
Рослини також перебувають постійно у русі, але цей рух не завжди помітний (мал. 35).
Мал. 35. Приклади руху рослин — саджанці ростуть, дерево гнеться та хитається від вітру, вітер розносить насіння
Завдяки мінливим режимам вітру, бурхливим океанським течіям і масовим міграціям птахів світ постійно рухається.
Також є безліч прикладів механічних явищ у техніці.
Наприклад, прямолінійний рух — це рух в одному напрямку. Одним із найкращих прикладів цього є потяг (мал. 36). Коли поїзд рухається по колії, він знаходиться на прямій лінії і прямує в одному напрямку.
Мал. 36. Приклади різних видів руху у техніці — обертальний, коливальний
Мал. 37. Ходовий гвинт (зліва), кульковий гвинт (посередині), пасова передача (праворуч)
Приклади прямолінійного руху можна знайти майже в кожній машині, процесі та обладнанні, яке ми використовуємо в повсякденному житті, починаючи від таких простих речей, як механічні олівці, аж до важкого сільськогосподарського обладнання.
Прикладами прямолінійного руху можуть бути ходовий гвинт, кульковий гвинт і пасові передачі, які використовуються в машинах (мал. 37).
Обертальний рух. Це рух по круговій траєкторії навколо фіксованої точки. Дуже гарним прикладом цього є колесо велосипеда. Колесо обертається навколо центральної точки. Двигун автомобіля працює так само. Такий вид руху використовуються в багатьох галузях промисловості. Будь-який транспортний засіб, що рухається, — мотоцикл, автомобіль, автобус тощо, має колеса, що обертаються навколо власної осі і, отже, є найкращим прикладом обертального руху. Обертання коліс керує рухом транспортних засобів вперед або назад (мал. 38).
Мал. 38. Приклади використання в техніці обертального руху
Мал. 39. Електричний вентилятор
Електричний вентилятор (мал. 39) використовується для охолодження влітку майже у всіх домогосподарствах. При вмиканні живлення електровентилятора лопаті починають обертатися. Обертання відбувається навколо осі і, отже, є обертальним рухом. Стельові вентилятори, а також вентилятори на підставці є ідеальними прикладами обертального руху.
Стрілки годинника постійно обертаються навколо осі, і точка в центрі годинника є віссю обертання. Точка в центрі годинника є віссю обертання. Таким чином, ці стрілки годинника демонструють обертальний рух.
Шестерні знаходять широке застосування в механічних пристроях, таких як автомобілі, велосипеди і навіть годинники. Шестерню можна описати як механічний інструмент, який містить нарізані зубці на зовнішній поверхні. Механізм допомагає обертатися та переводити рух з однієї форми в іншу. Прикладом обертального руху є обертання шестерень.
Обертові лопаті гелікоптера є ще одним прикладом обертального руху. Лопаті обертаються навколо центральної осі, і саме цей рух допомагає гелікоптеру створювати аеродинамічну підйомну силу, яка врівноважує його власну вагу, долає силу опору в повітрі, а також піднімає гелікоптер у повітря.
Блендер — це найпоширеніший приклад обертального руху, який можна знайти практично на всіх домашніх кухнях. Коли до блендера подається живлення, двигун, який знаходиться всередині приладу, допомагає лезам обертатися, а отже, перемішувати продукти.
Рух свердла в свердлильному верстаті є іншим прикладом обертального руху. Свердло обертається по колу навколо осі і створює отвір на поверхні.
Вітряк — це джерело виробництва електроенергії, в якому електроенергія виробляється з енергії вітру. Лопаті вітряка розташовані таким чином, що вони стикаються з високошвидкісним вітром, який прискорює рух лопатей, тим самим виробляючи енергію. Лопаті вітряка обертаються навколо осі, і такий рух є обертальним.
Турбіна — це механічний пристрій, який може використовувати кінетичну енергію та перетворювати її на енергію обертання. Турбіни спеціально використовуються на гідроелектростанціях, де кінетична енергія води використовується для виробництва електроенергії. Турбіна містить серію лопатей, які здатні обертатися навколо осі.
Мал. 40. Приклади використання в техніці коливального руху
Коливальний рух відбувається, коли об’єкт коливається ліворуч, а потім праворуч (або навпаки) від фіксованої точки. Дуже гарним прикладом цього є класичний годинник з маятником. Предмет, що коливається, рухається вперед і назад. Цей тип руху зустрічається скрізь у нашому світі: спринклерна система, маятник годинника або навіть звукові хвилі (мал. 40).
Іншим відомим прикладом коливального руху є маятник. Маятник складається з предмета, прикріпленого до фіксованої точки мотузкою або стрижнем. Коли маятник зміщується з положення рівноваги та відпускається, він коливається вперед-назад. Час, за який маятник робить один повний помах, називається періодом. Маятники використовуються в різних пристроях, таких як старі годинники та метрономи, для точного вимірювання часу.
Пружини також можна розглядати, як приклад коливального руху, що широко використовується в різних механічних системах. Коли пружина стискається або розтягується з положення рівноваги, а потім відпускається, вона зазнає коливань. Пружина рухається вперед і є важливим компонентом таких пристроїв, як автомобільні підвіски, матраци тощо (мал. 41).
Механічні явища відбуваються як в природі навколо нас, так і в нашому повсякденному житті — у побуті, транспорті, на виробництві. Дослідження природних механічних явищ дозволяє впроваджувати їх у техніці.
Мал. 41. Приклади застосування пружин
Конспект учня (запиши в зошит)
ТЕМА. МЕХАНІЧНІ ЯВИЩА В ПРИРОДІ ТА ТЕХНІЦІ
Механічні явища — явища, що відбуваються з фізичними тілами при їх русі одне відносно одного (обертання Землі навколо Сонця, рух автомобілів, політ парашутиста).
Прямолінійний рух — це рух в одному напрямку
Обертальний рух — це рух по круговій траєкторії навколо фіксованої точки.
Коливальний рух відбувається, коли об’єкт коливається ліворуч, а потім праворуч (або навпаки) від фіксованої точки.
Механічні явища в природі: рух небесних тіл, течії рідини, газів, рух тварин та людей тощо.
Механічні явища в техніці: рух автомобілів, літаків, робота двигунів, верстатів, побутової техніки тощо.
Подумай та дай відповідь
- 1. Наведіть приклади механічних явищ.
- 2. Що таке рух?
- 3. Наведіть приклади руху в природі.
- 4. Назвіть 3 види руху. Наведіть приклади кожного виду руху.
Чудеса науки
Рух є важливою частиною нашого життя. З моменту появи на світ ми постійно перебуваємо в русі. Незалежно від того, чи це ходьба, біг чи виконання дій сидячи, наше тіло створене для постійного руху. Але рух не обмежується лише фізичними діями. Він охоплює широкий спектр видів діяльності, від простого дихання до складних рухів під час танців або занять спортом.
Людське тіло — це дивовижна машина, ідеально створена для руху. Від координації м’язів та гнучкості суглобів, наші тіла створені для розвитку завдяки фізичній активності.
Доведено, що регулярна фізична активність покращує пам’ять та підвищує творчі здібності, рух стимулює мозкову діяльність і покращує гостроту розуму.
Щоденний рух знижує ризик хронічних захворювань. Малорухливий спосіб життя підвищує ризик розвитку хронічних захворювань, таких як хвороби серця, діабет і деякі види раку. З іншого боку, регулярний рух значно знижує ці ризики.
