Và một điều kiện quan trọng nữa - trong môi trường chân không. Và không phải tốc độ, mà là gia tốc trong trường hợp này. Vâng, ở một mức độ gần đúng nhất định thì nó là như vậy. Hãy tìm ra nó.

Vì vậy, nếu hai vật thể rơi từ cùng độ cao trong chân không, chúng sẽ rơi cùng một lúc. Thậm chí Galileo Galilei đã từng chứng minh bằng thực nghiệm rằng các vật thể rơi xuống Trái đất (cụ thể là với một chữ cái viết hoa - chúng ta đang nói về một hành tinh) với cùng một gia tốc, bất kể hình dạng và khối lượng của chúng. Truyền thuyết kể rằng ông đã lấy một cái ống trong suốt, đặt một viên đá và một chiếc lông vũ vào đó, nhưng từ đó bơm không khí ra ngoài. Và hóa ra trong một cái ống như vậy, cả hai cơ thể đều rơi xuống cùng một lúc. Thực tế là mọi vật thể trong trọng trường của Trái đất đều trải qua cùng một gia tốc rơi tự do (trung bình g ~ 9,8 m / s²), bất kể khối lượng của nó là bao nhiêu (trên thực tế, điều này không hoàn toàn đúng, nhưng trong ước lượng gần đúng đầu tiên - Đúng , trên thực tế, trong vật lý, điều này không phải là hiếm - hãy đọc đến cuối).

Nếu sự rơi xảy ra trong không khí, thì ngoài gia tốc rơi tự do còn sinh ra một vật khác; nó có hướng chống lại chuyển động của cơ thể (nếu cơ thể vừa rơi thì ngược lại với hướng rơi tự do) và do lực cản của không khí gây ra. Bản thân lực phụ thuộc vào một loạt các yếu tố (chẳng hạn như tốc độ và hình dạng của vật thể), nhưng gia tốc mà lực này sẽ cung cấp cho vật thể phụ thuộc vào khối lượng của vật thể này (định luật thứ hai của Newton là F = ma, trong đó a là gia tốc). Nghĩa là, nếu có điều kiện, thì các vật thể "rơi" với cùng một gia tốc, nhưng "chậm lại" ở một mức độ khác dưới tác dụng của lực cản của môi trường. Nói cách khác, quả bóng xốp sẽ tích cực "chạy chậm" hơn trong không khí miễn là khối lượng của nó nhỏ hơn quả bóng chì gần đó. Không có lực cản trong chân không và cả hai quả cầu sẽ rơi xấp xỉ (theo độ sâu của chân không và độ chính xác của thí nghiệm) cùng một lúc.

Vâng, kết luận, tuyên bố từ chối trách nhiệm đã hứa. Trong ống nói trên, cũng giống như của Galileo, ngay cả trong điều kiện lý tưởng, viên sẽ rơi sớm hơn một số nano giây không đáng kể, một lần nữa do khối lượng của nó không đáng kể (so với khối lượng của Trái đất) khác với khối lượng của lông vũ. Thực tế là trong Định luật vạn vật hấp dẫn, mô tả lực hút từng đôi của các vật thể có khối lượng lớn, cả hai khối lượng đều xuất hiện. Có nghĩa là, đối với mỗi cặp vật thể như vậy, lực tạo thành (và do đó là gia tốc) sẽ phụ thuộc vào khối lượng của vật thể "rơi xuống". Tuy nhiên, sự đóng góp của viên vào lực này sẽ không đáng kể, có nghĩa là sự khác biệt giữa các giá trị gia tốc của viên và lông sẽ biến mất rất nhỏ. Ví dụ, nếu chúng ta đang nói về sự "rơi" của hai quả bóng có khối lượng tương ứng bằng một nửa và một phần tư khối lượng của Trái đất, thì quả đầu tiên sẽ "rơi" sớm hơn đáng kể so với quả thứ hai. Sự thật về "sự sụp đổ" rất khó nói ở đây - một khối lượng như vậy sẽ dịch chuyển chính Trái đất một cách đáng kể.

Nhân tiện, khi một viên hay, ví dụ, một viên đá rơi xuống Trái đất, thì theo cùng một Định luật vạn vật hấp dẫn, không chỉ viên đá vượt qua khoảng cách với Trái đất, mà Trái đất tại thời điểm đó tiếp cận viên đá tại một khoảng cách nhỏ không đáng kể (biến mất). Miễn bình luận. Chỉ cần nghĩ về nó trước khi đi ngủ.

Rơi tự do là chuyển động của vật theo phương thẳng đứng xuống dưới hoặc hướng thẳng đứng lên trên. Đây là một chuyển động được gia tốc đồng đều, nhưng là một dạng đặc biệt của nó. Tất cả các công thức và định luật của chuyển động có gia tốc đều đều có giá trị cho chuyển động này.

Nếu vật bay thẳng đứng xuống dưới thì nó tăng tốc, trong trường hợp này vectơ vận tốc (hướng thẳng đứng xuống dưới) trùng với vectơ gia tốc. Nếu vật bay thẳng đứng lên trên thì chậm dần đều, trong trường hợp này vectơ vận tốc (hướng lên) không trùng với hướng của gia tốc. Vectơ gia tốc rơi tự do luôn hướng thẳng đứng xuống dưới.

Gia tốc rơi tự do của các vật là một giá trị không đổi.
Điều này có nghĩa là bất kể vật thể bay lên hay bay xuống, tốc độ của nó sẽ thay đổi theo cùng một cách. NHƯNG với một lưu ý, nếu lực cản của không khí có thể được bỏ qua.

Gia tốc rơi tự do thường được ký hiệu bằng một chữ cái khác với gia tốc. Nhưng gia tốc và gia tốc rơi tự do là một và cùng một đại lượng vật lý và chúng có cùng ý nghĩa vật lý. Chúng tham gia như nhau vào công thức của chuyển động có gia tốc biến đổi đều.

Chúng ta viết dấu "+" trong công thức khi cơ thể bay xuống (tăng tốc), dấu "-" - khi cơ thể bay lên (giảm tốc độ)

Mọi người đều biết trong sách giáo khoa vật lý ở trường rằng một viên sỏi và một chiếc lông bay trong chân không theo cùng một cách. Nhưng ít người hiểu tại sao trong chân không, các vật thể có khối lượng khác nhau lại hạ cánh cùng một lúc. Dù muốn hay không, dù chúng ở trong chân không hay trong không khí, khối lượng của chúng là khác nhau. Đáp án đơn giản. Lực làm cho các vật thể rơi xuống (lực hấp dẫn) do trường hấp dẫn của Trái đất gây ra là khác nhau đối với các vật thể này. Nó lớn hơn đối với một hòn đá (vì hòn đá có nhiều khối lượng hơn), đối với một chiếc lông vũ thì nó nhỏ hơn. Nhưng không có sự phụ thuộc nào ở đây: lực càng lớn thì gia tốc càng lớn! Hãy so sánh, chúng ta tác động cùng một lực lên tủ nặng và bàn cạnh giường nhẹ. Dưới tác dụng của lực này, đầu giường sẽ chuyển động nhanh hơn. Và để tủ và bàn đầu giường chuyển động cùng chiều thì cần tác động vào tủ mạnh hơn là tác động lên bàn đầu giường. Trái đất cũng vậy. Nó thu hút các vật nặng hơn với nhiều lực hơn các vật nhẹ. Và những lực này được phân bố giữa các khối lượng đến nỗi tất cả chúng đều rơi trong chân không cùng một lúc, bất kể khối lượng là bao nhiêu.

Riêng biệt, hãy xem xét vấn đề về lực cản không khí đang nổi lên. Lấy hai tờ giấy giống nhau. Chúng tôi vò nát một trong số chúng và đồng thời giải phóng nó khỏi tay chúng tôi. Chiếc lá nhàu nát sẽ rơi xuống đất sớm hơn. Ở đây, thời gian rơi khác nhau không liên quan đến khối lượng cơ thể và trọng lực, mà là do lực cản của không khí.

Coi một cơ thể rơi từ một độ cao nhất định h không có tốc độ ban đầu. Nếu trục tọa độ OS hướng lên trên, căn thẳng gốc tọa độ với bề mặt Trái đất, chúng ta thu được những đặc điểm chính của chuyển động này.

Một vật được ném thẳng đứng lên cao chuyển động thẳng biến đổi đều với gia tốc rơi tự do. Trong trường hợp này, các vectơ vận tốc và gia tốc chuyển động ngược chiều nhau, và môđun vận tốc giảm dần theo thời gian.

QUAN TRỌNG! Vì sự nâng lên của cơ thể đến độ cao tối đa và sự rơi xuống mặt đất sau đó là chuyển động hoàn toàn đối xứng (với cùng một gia tốc, chỉ cần một người giảm tốc độ và người kia tăng tốc), tốc độ cơ thể tiếp đất sẽ bằng tốc độ mà nó tung lên. Trong trường hợp này, thời gian để cơ thể tăng đến độ cao tối đa sẽ bằng thời gian để cơ thể rơi từ độ cao này xuống mặt đất. Như vậy, toàn bộ thời gian bay sẽ gấp đôi thời gian bay lên hoặc hạ xuống. Tốc độ của cơ thể ở cùng một mức trong khi đi lên và trong khi rơi xuống cũng sẽ như nhau.

Điều chính cần nhớ

1) Chiều của gia tốc rơi tự do của vật;
2) Trị số của gia tốc rơi tự do;
3) Công thức

Tìm ra công thức xác định thời gian rơi của một cơ thể từ một độ cao nhất định h không có tốc độ ban đầu.

Tìm ra công thức xác định thời gian để một vật thể bay đến độ cao tối đa khi ném với vận tốc ban đầu v0

Suy ra công thức xác định độ cao lớn nhất của một vật được ném thẳng đứng lên trên với vận tốc đầu v0

Tất cả các vật thể trong không gian không có không khí đều rơi với cùng một gia tốc. Nhưng tại sao điều này lại xảy ra? Tại sao gia tốc của một vật rơi tự do không phụ thuộc vào khối lượng của nó? Để trả lời những câu hỏi này, chúng ta sẽ phải suy nghĩ kỹ về ý nghĩa của từ "mass".

Trước hết, chúng ta hãy xem xét quá trình lập luận của Galileo, theo đó ông đã cố gắng chứng minh rằng tất cả các vật thể đều phải rơi với cùng một gia tốc. Chẳng hạn, chúng ta lập luận với những hình ảnh như vậy để đi đến kết luận rằng trong điện trường tất cả các điện tích cũng chuyển động với cùng một gia tốc?

Để có hai điện tích - lớn và nhỏ; giả sử rằng trong một điện trường nhất định, một điện tích lớn chuyển động nhanh hơn. Hãy kết hợp các khoản phí này. Điện tích tổng hợp bây giờ nên di chuyển như thế nào: nhanh hơn hay chậm hơn điện tích lớn? Có một điều chắc chắn rằng lực tác dụng lên điện tích tổng hợp từ điện trường sẽ lớn hơn lực tác dụng bởi từng điện tích riêng biệt. Tuy nhiên, thông tin này vẫn chưa đủ để xác định gia tốc của cơ thể; bạn cũng cần biết tổng khối lượng của điện tích tổng hợp. Do thiếu dữ liệu, chúng ta phải làm gián đoạn cuộc thảo luận của mình về chuyển động của điện tích tổng hợp.

Nhưng tại sao Galileo không gặp khó khăn tương tự khi ông thảo luận về sự rơi của các cơ thể nặng và nhẹ? Sự khác biệt giữa chuyển động của một khối lượng trong trọng trường và chuyển động của điện tích trong điện trường là gì? Nó chỉ ra rằng không có sự khác biệt cơ bản ở đây. Để xác định chuyển động của điện tích trong điện trường, chúng ta phải biết độ lớn của điện tích và khối lượng: thứ nhất xác định lực tác dụng lên điện tích từ điện trường, thứ hai xác định gia tốc của một lực nhất định. Để xác định chuyển động của một vật trong trọng trường, người ta cũng phải tính đến hai đại lượng: điện tích trọng trường và khối lượng của nó. Điện tích trọng trường xác định độ lớn của lực mà trọng trường tác dụng lên vật thể, trong khi khối lượng xác định gia tốc của vật thể trong trường hợp tác dụng một lực nhất định. Một đại lượng là đủ đối với Galileo vì ông coi điện tích hấp dẫn bằng khối lượng.

Thông thường các nhà vật lý không sử dụng thuật ngữ "điện tích hấp dẫn", mà thay vào đó họ nói "khối lượng nặng". Để tránh nhầm lẫn, khối lượng xác định gia tốc của một vật đối với một lực nhất định được gọi là "khối lượng quán tính". Vì vậy, ví dụ, khối lượng được đề cập đến trong thuyết tương đối hẹp là một khối lượng quán tính.

Chúng ta hãy mô tả đặc điểm của khối lượng nặng và quán tính một cách chính xác hơn.

Chẳng hạn, chúng ta hiểu điều gì qua câu nói rằng một ổ bánh mì nặng bằng 1 Kilôgam? Đây là chiếc bánh mà Trái đất tự hút vào mình bằng lực. trong 1 Kilôgam (tất nhiên, bánh mì cũng hút Trái đất với lực tương tự). Tại sao Trái đất lại hút một quả cầu với lực 1 kg, và quả cầu khác, lớn hơn, với lực 2 Kilôgam? Vì ổ bánh thứ hai có nhiều bánh hơn ổ thứ nhất. Hoặc, như người ta nói, khối lượng của ổ bánh thứ hai lớn hơn (chính xác hơn là gấp đôi) so với ổ bánh thứ nhất.

Mỗi cơ thể có một trọng lượng nhất định, và trọng lượng phụ thuộc vào khối lượng nặng. Khối lượng nặng là một đặc tính của vật thể xác định trọng lượng của nó, hay nói cách khác, khối lượng nặng xác định độ lớn của lực mà vật thể đó bị hút bởi các vật thể khác. Do đó, số lượng T Và M, xuất hiện trong công thức (10) là khối lượng nặng. Cần phải nhớ rằng khối lượng nặng là một đại lượng nhất định đặc trưng cho lượng vật chất chứa trong một cơ thể. Trái lại, trọng lượng cơ thể phụ thuộc vào điều kiện bên ngoài.

Trong cuộc sống hàng ngày, bằng trọng lượng, chúng ta hiểu lực mà cơ thể bị Trái đất hút, chúng ta đo trọng lượng của cơ thể trong mối quan hệ với Trái đất. Chúng ta cũng có thể nói về trọng lượng của một vật thể so với Mặt trăng, Mặt trời hoặc bất kỳ vật thể nào khác. Khi một người đến thăm các hành tinh khác, anh ta sẽ có thể trực tiếp xác minh rằng trọng lượng của một cơ thể phụ thuộc vào khối lượng liên quan mà nó được đo. Hãy tưởng tượng rằng các phi hành gia đi đến sao Hỏa, mang theo một ổ bánh mì nặng 1 Kilôgam. Khi cân nó trên bề mặt sao Hỏa, họ thấy rằng ổ bánh nặng 380 G. Khối lượng bánh mì nặng không thay đổi trong suốt chuyến bay, nhưng trọng lượng của bánh mì gần như giảm đi một nửa. Lý do rất rõ ràng: khối lượng nặng của sao Hỏa nhỏ hơn khối lượng nặng của trái đất, do đó lực hút của bánh mì trên sao Hỏa kém hơn ở Trái đất. Nhưng chiếc bánh mì này sẽ bão hòa theo cùng một cách, bất kể nó ở đâu - trên Trái đất hay trên sao Hỏa. Ví dụ này cho thấy rằng một cơ thể phải được đặc trưng không phải bởi trọng lượng của nó, mà bởi khối lượng nặng của nó. Hệ thống đơn vị của chúng ta được chọn sao cho trọng lượng của cơ thể (so với Trái đất) về mặt số lượng bằng khối lượng nặng, chỉ vì điều này mà chúng ta không cần phân biệt giữa khối lượng nặng và khối lượng cơ thể trong cuộc sống hàng ngày. .

Hãy xem xét ví dụ sau. Để một chuyến tàu chở hàng ngắn đến ga. Hệ thống phanh được áp dụng và tàu dừng ngay lập tức. Sau đó đến hạng nặng. Tại đây, bạn không thể dừng tàu ngay lập tức - bạn phải giảm tốc độ lâu hơn. Tại sao các chuyến tàu dừng lại ở nhiều thời điểm khác nhau? Thông thường họ trả lời rằng chuyến tàu thứ hai nặng hơn chuyến thứ nhất - đây là lý do. Câu trả lời này là không chính xác. Người lái máy quan tâm gì đến trọng lượng của đoàn tàu? Điều duy nhất quan trọng đối với anh ta là loại lực cản nào mà đoàn tàu tạo ra để giảm tốc độ. Tại sao chúng ta lại cho rằng đoàn tàu mà Trái đất kéo về phía mình mạnh hơn, chống lại sự thay đổi tốc độ một cách ngoan cố hơn? Sự thật, những quan sát hàng ngày cho thấy đây là trường hợp, nhưng có thể đây chỉ là sự trùng hợp ngẫu nhiên. Không có mối liên hệ hợp lý nào giữa trọng lượng của đoàn tàu và lực cản mà nó tạo ra đối với sự thay đổi tốc độ.

Vì vậy, chúng ta không thể giải thích bằng trọng lượng của cơ thể (và do đó, bằng khối lượng nặng) thực tế là dưới tác dụng của cùng một lực, một vật sẽ ngoan ngoãn thay đổi tốc độ, trong khi vật kia cần một thời gian đáng kể cho việc này. Chúng ta phải tìm nguyên nhân ở nơi khác. Tính chất của một cơ thể để chống lại sự thay đổi tốc độ được gọi là quán tính. Trước đó chúng ta đã lưu ý rằng trong tiếng Latinh "quán tính" có nghĩa là lười biếng, thờ ơ. Nếu cơ thể "lười biếng", tức là thay đổi tốc độ chậm hơn, thì họ nói rằng nó có quán tính lớn. Chúng ta đã thấy rằng một đoàn tàu có khối lượng nhỏ hơn có quán tính nhỏ hơn một đoàn tàu có khối lượng lớn hơn. Ở đây chúng tôi lại sử dụng từ "mass", nhưng theo một nghĩa khác. Ở trên, khối lượng đặc trưng cho lực hút của cơ thể bởi các vật khác, nhưng ở đây nó đặc trưng cho quán tính của cơ thể. Đó là lý do tại sao, để loại bỏ sự nhầm lẫn trong việc sử dụng cùng một từ "khối lượng" với hai nghĩa khác nhau, họ nói "khối lượng nặng" và "khối lượng trơ". Trong khi một khối lượng nặng đặc trưng cho tác dụng hấp dẫn lên một vật thể từ các vật thể khác, một khối lượng quán tính đặc trưng cho quán tính của cơ thể. Nếu khối lượng vật nặng của một vật tăng gấp đôi, thì lực hút bởi các vật thể khác của nó sẽ tăng gấp đôi. Nếu khối lượng quán tính tăng lên gấp đôi thì gia tốc mà vật có được dưới tác dụng của lực này sẽ giảm đi một nửa. Nếu với khối lượng quán tính lớn gấp đôi mà gia tốc của vật không đổi thì cần phải tác dụng một lực lớn gấp đôi.

Điều gì sẽ xảy ra nếu khối lượng quán tính của tất cả các vật bằng khối lượng vật nặng? Ví dụ, chúng ta có một miếng sắt và một hòn đá, và khối lượng quán tính của miếng sắt lớn hơn khối lượng quán tính của hòn đá ba lần. Điều này có nghĩa là để truyền cùng một gia tốc cho các vật thể này, một miếng sắt phải được tác động bởi một lực lớn hơn ba lần so với một hòn đá. Bây giờ chúng ta giả sử rằng khối lượng quán tính luôn bằng khối lượng vật nặng. Điều này có nghĩa là khối lượng nặng của một cục sắt sẽ gấp ba lần khối lượng đá nặng; một cục sắt sẽ bị hút vào Trái đất mạnh hơn một cục đá ba lần. Nhưng để giao tiếp các gia tốc bằng nhau, cần phải có một lực chính xác gấp ba lần. Do đó, một miếng sắt và một hòn đá sẽ rơi xuống Trái đất với gia tốc bằng nhau.

Từ những điều đã nói ở trên rằng nếu khối lượng quán tính và khối lượng nặng bằng nhau thì tất cả các vật thể sẽ rơi xuống Trái đất với cùng một gia tốc. Kinh nghiệm thực tế cho thấy gia tốc rơi tự do của mọi vật là như nhau. Từ đó ta có thể kết luận rằng đối với mọi vật thì khối lượng quán tính bằng khối lượng vật nặng.

Khối lượng quán tính và khối lượng nặng là những khái niệm khác nhau, không liên quan về mặt logic. Mỗi người trong số họ đặc trưng cho một tính chất nhất định của cơ thể. Và nếu kinh nghiệm cho thấy rằng khối lượng quán tính và khối lượng nặng là bằng nhau, thì điều này có nghĩa là trên thực tế, chúng ta đã xác định đặc tính giống nhau của cơ thể bằng hai khái niệm khác nhau. Cơ thể chỉ có một khối. Việc chúng ta từng gán cho nó hai loại khối lượng chỉ là do chúng ta không đủ kiến ​​thức về tự nhiên. Với đầy đủ ngay tại thời điểm hiện tại, chúng ta có thể nói rằng khối lượng nặng của vật thể tương đương với khối lượng quán tính. Do đó, tỷ số giữa khối lượng nặng và quán tính ở một mức độ nào đó tương tự với tỷ số giữa khối lượng (chính xác hơn là khối lượng quán tính) và năng lượng.

Newton là người đầu tiên chỉ ra rằng định luật rơi tự do do Galileo phát hiện ra diễn ra do sự cân bằng của khối lượng quán tính và khối lượng nặng. Vì sự bình đẳng này đã được thiết lập theo kinh nghiệm, nên ở đây người ta nhất thiết phải tính đến các sai số chắc chắn xuất hiện trong tất cả các phép đo. Theo ước tính của Newton, đối với một vật thể có khối lượng nặng trong 1 Kilôgam khối lượng quán tính có thể chênh lệch với kilôgam không quá 1 g.

Nhà thiên văn học người Đức Bessel đã sử dụng một con lắc để nghiên cứu mối quan hệ giữa quán tính và khối lượng nặng. Có thể chứng minh rằng nếu khối lượng quán tính của các vật không bằng khối lượng vật nặng thì chu kì dao động nhỏ của con lắc sẽ phụ thuộc vào khối lượng của nó. Trong khi đó, các phép đo chính xác được thực hiện với nhiều cơ thể khác nhau, bao gồm cả sinh vật sống, cho thấy rằng không có sự phụ thuộc nào như vậy. Khối lượng vật nặng bằng khối lượng quán tính. Với độ chính xác của kinh nghiệm của mình, Bessel có thể lập luận rằng khối lượng quán tính của một cơ thể trong 1 Kilôgam có thể chênh lệch với khối lượng nặng không quá 0,017 g Năm 1894, nhà vật lý người Hungary R. Eötvös đã so sánh được khối lượng quán tính và khối lượng nặng với độ chính xác rất cao. Sau đó, từ các phép đo mà khối lượng quán tính của cơ thể trong 1 Kilôgam có thể chênh lệch với khối lượng nặng không quá 0,005 mG . Các phép đo hiện đại đã giúp giảm sai số có thể xảy ra khoảng một trăm lần. Độ chính xác của phép đo như vậy có thể khẳng định rằng khối lượng quán tính và khối lượng thực sự là bằng nhau.

Các thí nghiệm đặc biệt thú vị đã được thực hiện vào năm 1918 bởi nhà vật lý người Hà Lan Zeeman, người đã nghiên cứu tỷ lệ khối lượng nặng và quán tính đối với đồng vị phóng xạ của uranium. Hạt nhân uranium không ổn định và cuối cùng biến thành hạt nhân chì và heli. Trong quá trình phân rã phóng xạ, năng lượng được giải phóng. Một ước tính gần đúng cho thấy rằng, khi chuyển đổi 1 G uranium tinh khiết thành chì và helium nên được giải phóng 0,0001 G năng lượng (chúng ta đã thấy ở trên rằng năng lượng có thể được đo bằng gam). Vì vậy, chúng ta có thể nói rằng 1 G uranium chứa 0,9999 G khối lượng quán tính và 0,0001 G năng lượng. Các phép đo của Zeeman cho thấy khối lượng nặng của một mảnh uranium như vậy là 1 g, điều này có nghĩa là 0,0001 g năng lượng bị Trái đất hút với một lực 0,0001 g. Kết quả này đã được mong đợi. Chúng ta đã lưu ý ở trên rằng không có ý nghĩa gì khi phân biệt giữa năng lượng và khối lượng quán tính, bởi vì cả hai đều đặc trưng cho cùng một tính chất của cơ thể. Do đó, chỉ cần nói đơn giản rằng khối lượng quán tính của một mảnh uranium là 1 g, khối lượng nặng của nó cũng vậy. Trong các vật thể phóng xạ, khối lượng trơ ​​và khối lượng nặng cũng bằng nhau. Sự cân bằng giữa khối lượng trơ ​​và khối lượng nặng là tính chất chung của tất cả các vật thể của tự nhiên.

Ví dụ, máy gia tốc hạt cơ bản, truyền năng lượng cho các hạt, do đó làm tăng trọng lượng của chúng. Ví dụ, nếu các electron phát ra từ máy gia tốc,. có năng lượng lớn hơn năng lượng của êlectron ở trạng thái nghỉ 12.000 lần, khi đó chúng nặng hơn năng lượng của êlectron đứng sau 12.000 lần. (Vì lý do này, các máy gia tốc electron mạnh đôi khi được gọi là "máy cân" electron).

Lùi về phía trước

Chú ý! Bản xem trước trang trình bày chỉ dành cho mục đích thông tin và có thể không thể hiện toàn bộ phạm vi của bản trình bày. Nếu bạn quan tâm đến tác phẩm này, vui lòng tải xuống phiên bản đầy đủ.

Rơi tự do là một câu hỏi thú vị, nhưng đồng thời cũng khá phức tạp, vì tất cả người nghe đều ngạc nhiên và không tin tưởng vào thực tế là tất cả các vật thể, bất kể khối lượng của chúng, đều rơi với cùng một gia tốc và thậm chí với tốc độ bằng nhau, nếu không có lực cản. của môi trường. Để vượt qua định kiến ​​này, người thầy đã phải mất rất nhiều thời gian và công sức. Mặc dù đôi khi một giáo viên hỏi một đồng nghiệp trong bí mật của học sinh: "Tại sao tốc độ và gia tốc lại giống nhau?" Có nghĩa là, đôi khi giáo viên trình bày một cách máy móc sự thật nào đó, mặc dù ở cấp độ hàng ngày, bản thân ông vẫn nằm trong số những người nghi ngờ. Điều này có nghĩa là chỉ tính toán toán học và khái niệm về mối quan hệ tỷ lệ thuận giữa trọng lực và khối lượng là không đủ. Chúng ta cần những hình ảnh thuyết phục hơn là những lập luận theo công thức g \ u003d Fheavy / m rằng khi khối lượng tăng gấp đôi, lực hấp dẫn cũng tăng gấp đôi và độ sâu giảm đi (do đó, công thức có dạng cũ ). Sau đó, các kết luận tương tự được đưa ra cho ba, bốn, v.v. Nhưng đằng sau các công thức, học sinh không thấy một lời giải thích thực sự. Công thức vẫn vậy, tự nó vốn có, và kinh nghiệm sống khiến người ta khó đồng ý với câu chuyện của cô giáo. Và dù thầy cô có nói bao nhiêu, có thuyết phục đến đâu thì cũng sẽ không có kiến ​​thức vững chắc, logic hợp lý, để lại dấu ấn sâu đậm trong trí nhớ. Do đó, như kinh nghiệm cho thấy, trong tình huống như vậy, cần có một cách tiếp cận khác, cụ thể là tác động vào mức độ cảm xúc - để gây bất ngờ và giải thích. Trong trường hợp này, người ta có thể làm mà không cần thí nghiệm rườm rà với ống Newton. Rất đơn giản, các thí nghiệm đơn giản chứng minh ảnh hưởng của không khí đến chuyển động của một cơ thể trong bất kỳ lý luận lý thuyết trung bình và hài hước nào, một mặt, có thể khiến nhiều người thích thú với sự rõ ràng của chúng, và mặt khác, sẽ nhanh chóng và hiệu quả đồng hóa vật liệu đang được nghiên cứu.

Bài thuyết trình về chủ đề này có các slide tương ứng với đoạn văn “Sự rơi tự do của các vật thể” đã học ở lớp 9, đồng thời phản ánh các vấn đề trên. Chúng ta hãy xem xét nội dung của bài thuyết trình một cách chi tiết hơn, vì nó được thực hiện bằng cách sử dụng hoạt ảnh và do đó, cần phải giải thích ý nghĩa và mục đích của từng slide. Mô tả của các trang chiếu sẽ phù hợp với việc đánh số của chúng trong bản trình bày.

1. tiêu đề
2. Định nghĩa của Rơi tự do
3. Chân dung Galileo
4. Kinh nghiệm của Galileo. Hai quả cầu có khối lượng khác nhau rơi từ Tháp nghiêng Pisa và chạm đất cùng một lúc. Các vectơ trọng lực, tương ứng, có độ dài khác nhau.
5. Lực hấp dẫn tỉ lệ với khối lượng: Fgr = mg. Ngoài câu lệnh này, có hai vòng tròn trên trang chiếu. Một màu đỏ, một màu xanh lam, phù hợp với màu của các chữ cái cho trọng lực và khối lượng trên trang trình bày này. Để chứng minh ý nghĩa của mối quan hệ trực tiếp và nghịch đảo, các vòng tròn này khi nhấp chuột đồng thời bắt đầu tăng hoặc giảm theo cùng một số lần.
6. Lực hấp dẫn tỉ lệ thuận với khối lượng. Nhưng lần này nó được thể hiện bằng toán học. Hoạt ảnh cho phép bạn thay thế các yếu tố giống nhau ở cả tử số và mẫu số của công thức cho gia tốc rơi tự do. Những con số này được giảm bớt (cũng được hiển thị trong hình ảnh động) và công thức trở nên giống nhau. Đó là, ở đây chúng tôi chứng minh với học sinh về mặt lý thuyết rằng trong sự rơi tự do, gia tốc của tất cả các vật, bất kể khối lượng của chúng là như nhau.
7. Giá trị của gia tốc rơi tự do trên bề mặt địa cầu không giống nhau: giảm dần từ cực về xích đạo. Nhưng khi tính toán ta lấy giá trị gần đúng là 9,8 m / s2.
8. 9. Những bài thơ mùa thu tự do(Sau khi đọc xong, cần hỏi học sinh về nội dung bài thơ)

Chúng tôi không đếm trên không và bay xuống mặt đất,
Tốc độ đang phát triển, điều đó là rõ ràng đối với tôi.
Mỗi giây đều giống nhau
Để thêm "mười" cho mọi người, Trái đất sẽ giúp chúng ta.
Tôi thêm tốc độ tính bằng mét trên giây.
Khi tôi xuống đất, có lẽ tôi sẽ bình tĩnh lại.
Tôi vui vì tôi có thời gian, biết gia tốc,
Trải nghiệm rơi tự do.
Nhưng có lẽ tốt hơn lần sau
Tôi sẽ leo núi, có thể là Caucasus:
"g" sẽ ít hơn ở đó. Chỉ ở đây là rắc rối
Bạn bước xuống và lặp lại các con số, như mọi khi,
Chạy phi nước đại - không dừng lại.
Mặc dù, nói chung, không khí sẽ chậm lại.
Không. Hãy lên Mặt Trăng hoặc Sao Hỏa.
Các thí nghiệm ở đó an toàn hơn nhiều.
Ít hấp dẫn hơn - tôi đã tự học mọi thứ,
Vì vậy, sẽ thú vị hơn khi nhảy đến đó.

1. 11. Chuyển động của một tờ giấy nhẹ và một quả bóng nặng trong không khí và trong không gian không có không khí (ảnh động).

1. Trang trình bày trình bày một cài đặt để thể hiện kinh nghiệm về chuyển động của các cơ thể trong một không gian không có không khí. Ống Newton được nối bằng vòi với máy bơm Komovsky. Sau khi tạo đủ chân không trong ống, các vật thể trong ống (súng ngắn, nút chai và lông vũ) rơi xuống gần như đồng thời.
2. Hoạt hình: "Sự rơi của các vật thể trong ống của Newton." Cơ quan: phân số, đồng xu, nút chai, bút.
3. Xem xét các lực tác dụng lên cơ thể khi chuyển động trong không khí. Hoạt ảnh: lực cản của không khí (vectơ xanh lam) được trừ khỏi lực hấp dẫn (vectơ đỏ) và kết quả là lực cản xuất hiện trên màn hình (vectơ xanh lục). Đối với vật (tấm) thứ hai có diện tích bề mặt lớn hơn, lực cản của không khí lớn hơn, và kết quả của lực hấp dẫn và lực cản không khí nhỏ hơn đối với một quả bóng.
4. 
   Lấy hai tờ giấy cùng một khối lượng. Một trong số chúng bị nhàu nát. Lá rơi từ khác nhau tốc độ và gia tốc. Vì vậy, chúng ta chứng minh rằng hai vật thể có khối lượng bằng nhau, có hình dạng khác nhau, rơi trong không khí với tốc độ khác nhau.
5. Những bức ảnh chụp thí nghiệm không có ống của Newton, cho thấy vai trò của không khí trong việc chống lại chuyển động của các vật thể.
   Chúng ta lấy một cuốn sách giáo khoa và một tờ giấy, chiều dài và chiều rộng của chúng nhỏ hơn chiều dài của một cuốn sách. Khối lượng của hai vật thể này tất nhiên là khác nhau, nhưng chúng sẽ giảm từ như nhau tốc độ và gia tốc, nếu chúng ta loại bỏ ảnh hưởng của lực cản không khí đối với một tờ giấy, tức là đặt một tờ giấy lên một cuốn sách. Nếu các thân nhô lên khỏi mặt đất và thả rời khỏi nhau thì lá sẽ rơi chậm hơn nhiều.
6. Đối với câu hỏi mà nhiều người không hiểu tại sao gia tốc của các vật thể rơi tự do là như nhau và không phụ thuộc vào khối lượng của các vật thể này.
   Ngoài thực tế là Galileo, khi xem xét vấn đề này, đã đề xuất thay thế một cơ thể khổng lồ bằng hai bộ phận của nó được kết nối bằng một chuỗi và phân tích tình hình, một ví dụ nữa có thể được đưa ra. Khi chúng ta thấy rằng hai vật có khối lượng m và 2m, có vận tốc ban đầu bằng 0 và cùng gia tốc, cần tác dụng của các lực cũng khác nhau hệ số 2 thì không có gì làm chúng ta ngạc nhiên. Đây là trong quá trình chuyển động bình thường trên bề mặt nằm ngang. Nhưng cùng một vấn đề và cùng một lý luận liên quan đến các cơ quan rơi xuống dường như không thể hiểu được.
7. Để tương tự, chúng ta cần xoay bản vẽ nằm ngang một góc 900 và so sánh nó với các vật thể rơi xuống. Sau đó sẽ thấy rằng không có sự khác biệt cơ bản. Nếu kéo một vật khối lượng m bằng một ngựa thì cần 2 ngựa để vật thứ hai đi kịp vật thứ nhất và chuyển động với cùng một gia tốc. Nhưng đối với chuyển động thẳng đứng sẽ có những giải thích tương tự. Chỉ chúng ta sẽ nói về ảnh hưởng của Trái đất. Trọng lực tác dụng lên vật khối lượng 2m lớn gấp 2 lần trọng lực đối với vật thứ nhất khối lượng m. Và thực tế là một trong những lực lớn hơn 2 lần không có nghĩa là cơ thể sẽ chuyển động nhanh hơn. Điều này có nghĩa là nếu lực nhỏ hơn, thì vật thể nặng hơn sẽ không thể theo kịp vật thể nhỏ hơn. Nó giống như nhìn vào cuộc đua ngựa trên đường trượt trước đó. Vì vậy, trong khi nghiên cứu chủ đề về sự rơi tự do của các vật thể, chúng tôi dường như không nghĩ rằng nếu không có ảnh hưởng của Trái đất, các vật thể này sẽ phải "treo" trong không gian tại chỗ. Không ai có thể thay đổi tốc độ của họ bằng 0. Đơn giản là chúng ta đã quá quen với lực hấp dẫn và không còn nhận thấy vai trò của nó nữa. Vì vậy, phát biểu về sự bằng nhau của gia tốc rơi tự do đối với các vật thể có khối lượng rất khác nhau dường như quá xa lạ đối với chúng ta.