ФИЗИКАУчебник по физика и астрономия за VIII клас / първа част за IX клас при обучение с интензивно изучаване на чужд език

И АСТРОНОМИЯ

Иван Петков

Брайън Арнолд

Стийв Ули

Пени Джонсъниздателство

2

Съдържание

Указател на учебното съдържание 3Мерни единици и система SI 4

МЕХАНИКАТема 1 Видове движения1 Механично движение 62 Равномерно движение 83 Равнопроменливо движение 104 Свободно падане на телата 125 Механично движение – въпроси и задачи 14Тест 1 16Тест 2 17

Тема 2 Принципи на механиката6 Първи принцип на механиката 187 Втори принцип на механиката 208 Трети принцип на механиката 229 Сила на триене 24

Тема 3 Равновесие на телата10 Равновесие на телата. Център на тежестта. 2611 Механика и принципи на Нютон – въпроси и задачи 28Тест 1 30Тест 2 31

Тема 4 Механична работа, мощност и енергия12 Механична работа и мощност 3213 Кинетична енергия 3414 Потенциална енергия 3615 Закон за запазване на енергията 3816 Механична работа, мощност и енергия –

въпроси и задачи40

Тест 1 41Тест 2 4217 Обобщение – динамика 43

Тема 5 Механика на течности и газове18 Налягане на течности и газове. Закон на Паскал. 4419 Хидростатично налягане. Скачени съдове. 4620 Уреди за измерване на налягане 4821 Закон на Архимед. Плаване на телата. 5022 Налягане на течности и газове. Плаване на телата -

въпроси и задачи52

Тест 1 54Тест 2 5523 Обобщение – хидростатика 56

ТОПЛИННИ ЯВЛЕНИЯТема 6 Топлинно движение24 Движение на градивните частици на веществото 5825 Температура. Температурни скали. 60

Тема 7 Топлообмен. Преходи между състоянията на веществата.

26 Топлообмен. Количество топлина. 6227 Топене и втвърдяване 6428 Изпарение и кипене 6629 Топлообмен и преходи между състоянията – въпроси

и задачи68

Тест 1 69Тест 2 7030 Обобщение – топлинни явления 71

Тема 8 Първи принцип на термодинамиката31 Първи принцип на термодинамиката 72

Тема 9 Процеси с идеален газ32 Адиабатен процес 7433 Изотермен процес 7634 Изобарен и изохорен процес 7835 Първи принцип на термодинамиката и процеси с

идеален газ81

Тема 10 Топлинни машини36 Топлинни машини. Коефициент на полезно действие 8337 Въпроси и задачи 85Тест 1 86Тест 2 8738 Обобщение – процеси с идеален газ 88

Семинари 89

Лабораторен практикумОсновни насоки при провеждане на физично изследване

90

Лабораторна работа 1Измерване на ускорението при равноускорително движение

91

Лабораторна работа 2Експериментална проверка на втория принцип на механиката

92

Лабораторна работа 3Определяне център на тежестта на плоски пластинки

93

Лабораторна работа 4Експериментално изследване закона на Архимед

94

Лабораторна работа 5Oпределяне на специфичен топлинен капацитет на твърдо тяло

95

Лабораторна работа 6Изследване на изохорен процес

96

Лабораторна работа 7Измерване на специфична топлина на топене на леда λ

97

Годишен преговор 98Приложения 101

3

Указател на учебното съдържание

94

Лабораторен практикум

Лаб

орат

орен

пра

ктик

ум

Необходими уреди и материали

• силомер 1

• лека чаша 2

• тяло с произволна форма 3

• течности с различна плътност (спирт, вода, олио)

• преливен съд

• мерителна чаша

• везна

Лабораторна работа 4

Експериментално изследване закона на Архимед

Ход на работаНЗакачете тялото върху силомера и измерете показанията. Напълнете преливния съд до нивото на преливане. Потопете закаченото тяло в преливния съд. Измерете прелелият обем течност V и показанията на силомера F, когато тялото е потопено в течността.

Архимедовата (изтласкващата) сила, действаща на тяло потопено в течност или газ, се изразява с формулата: FA = ρ.g.V.

Експериментално можем да определим изтласкващата сила като разликата между показанията на силомера и силата на тежестта: FA = F – m.g.

Попълнете таблицата

Измерен обем V От теориятаFA = ρgV

От експериментаFA = F – mg

Течност 1

Течност 2

Течност 3

Забележка: Плътностите на течностите вземете от Приложение 1.

12

3

28

Тем

а 3:

Рав

нове

сие

на т

елат

а

Упражнение

1 Кола се движи по хоризонтално улично платно с постоянна скорост. Начертайте диаграма на силите, които действат върху колата.

2 Отбележете посоките на силите на трие-не, които действат върху телата.

3 Илюстрацията показва кола, която дърпа каравана (туристическо ремарке). Движат се с постоянна скорост.

a Отбележете големината и посоката на силите, които действат върху караваната.

б Отбележете големината и посоката на силите, които действат върху колата.

4 Струята изгорели газове осигурява необ-ходимото начално ускорение на ракетите. Колкото повече намалява горивото (то изгаря), толкова по-малка става масата на ракетата. Ако двигателите на ракетата осигуряват постоянна сила на по посока на движението, как ще се промени уско-рението на ракетата:a докато все още има гориво

б след като се изчерпи горивото и раке-тата се намира в открития Космос

11 Механика и принципи на Нютон – въпроси и задачи

5 Каква сила е необходима, за да може едно тяло с маса 500 g да се ускори с 4 m/s2?Решение:За да намерим търсената сила е необходи-мо да приложим втори закон на Нютон.

F = m.a, като съобразим, че масата на тя-лото е m = 500 g = 0,5 kg

F = 0,5.4

F = 2 N

6 Едно тяло се ускорява с 0,8 m/s2 под действието на равнодействаща сила 200 N. Каква е масата на тялото?

7 Какво ускорение получава тяло с маса 25 kg под действието на 250 N сила?

Отг. 10 m/s2

8 Броните на автомобилите са проектира-ни така, че да намаляват големината на силите в случай на сблъсък. Обяснете как се осъществява това намаляване. Из-ползвайте знанията си за принципите на механиката.

9 Графиката показва движението на ав-томобил, движещ се със скорост 20 m/s и реакцията на шофьора при поява на препятствие на пътя. Определете:

а Времето от момента, когато шофьорът вижда препятствието, до момента, ко-гато започва да натиска спирачките?

б Пътят, който изминава автомобилът за това време?

в Времето за спиране от момента, когато шофьорът вече е натиснал спирачките.

г Общия спирачен път от забелязване на препятствие до пълно спиране на авто-мобила.

00 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5

v, m/s

t, s

Тема 3 Равновесие на телата

Тем

а 3:

Рав

нове

сие

на т

елат

а

26

МЕХАНИКА

10 Равновесие на телата. Център на тежестта.

Наблюдавали сте как циркови артисти ходят по въже. Опитва-ли ли сте да закрепите вилица на ръба на масата в къщи, без да падне?

Равновесие на тялоКогато едно тяло е неподвижно казваме, че то се намира в рав-новесие. Равнодействащата на всички сили, които са приложе-ни върху него, е нула, т.е. силите се уравновесяват помежду си. Ако равнодействащата сила не е нула, то тялото започва да се движи.

Има три вида равновесие: устойчиво, неустойчиво и безраз-лично.

Устойчиво е равновесието, когато отклонено от равновесното си положение тялото се върне в това състояние без прилагане на друга сила (фиг. 10.1 а). Например, ако топче, закачено на ко-нец, завързан неподвижно в другия край, се отклони от равно-весното си положение, след известно време то се връща в това състояние, без да се прилага външна сила. (махало)

Неустойчиво е равновесието, когато отклонено от равновес-ното си положение тялото не се върне в него, ако не му бъде приложена сила (фиг. 10.1 б). Например автомобил е спрян на наклонена улица. Ако се отпуснат спирачките, автомобилът ще тръгне надолу. Той ще може да се върне само ако приложим външна сила – тази на двигателя.

Ако автомобилът е спрял на равна повърхност, то силата на те-жестта и реакцията на опората се уравновесяват и автомобилът не се движи. Ако го преместим на известно разстояние, но отно-во е спрял върху равна повърхност, той отново няма да се движи (фиг. 10.1 в). В този случай равновесието е безразлично.

Център на тежесттаОпитайте се да уравновесите линийката, както е показано на фи-гура 10.2. Когато линийката е в равновесие, силите на тежестта на двете части се уравновесяват. Знаете, че теглото на линийката се дължи на действието на силата на тежестта върху линийката. Масата на линийката е разпределена равномерно по цялата ѝ дължина. Следователно не е изненада, че линийката се уравно-весява в централната си точка. Казваме, че центърът на тежест-та на линийката е в тази точка – в тази точка сякаш се намира цялата маса на линийката. Това означава, че силата на тежестта

GG

а устойчиво равновесие центърът на тежестта заема най-

ниско положение в сравнение с другите съседни положения

G

G

б неустойчиво равновесие центърът на тежестта заема най-високо положение в сравнение с други съседни положения

G G

в безразлично равновесие центърът на тежестта заема

положение, при което съседните положения също са равновесни

Фиг. 10.1

Fig_1105_AФиг. 10.2 Можете ли да на-мерите точката, при която линийката е в равновесие?

27

Тем

а 3:

Рав

нове

сие

на т

елат

а

действа в тази точка и ако придържаме линийката точно там, то тя е в равновесие. По точно казано, линийката се намира в безразлично равновесие.

Центърът на тежестта на едно тяло се нарича приложната точка на силата на тежестта G.

Центърът на тежестта на симетрични тела съвпада с геометрич-ния център на тялото. Например при кръг центърът на тежест-та съвпада с центъра на кръга; при квадрат или успоредник – с центъра на квадрата или успоредника, т.е. пресечна точка на диагоналите; при триъгълник центърът на тежестта съвпада с медицентъра, т.е. пресечната точка на медианите (фиг. 10.3).

Възможно е центърът на тежестта на дадено тяло е извън тяло-то. Например на тяло с форма на спасителен пояс или подкова (фиг. 10.4).

Устойчивост и център на тежесттаДа разгледаме две положения на дървен сандък с формата на паралелепипед (фиг. 10.5). Искаме да преобърнем сандъка. Ко-гато сандъкът се намира в положение 1, центърът на тежестта се намира по-високо сравнено с положение 2. Колкото по-ниско се намира центърът на тежестта на едно тяло, толкова това по-ложение е по-устойчиво, т.е. ще ни е необходимо по-голямо усилие, за да го изведем от това равновесно положение. Кога едно тяло се преобръща? Нека поставим тяло върху хоризон-тална опора (фиг. 10.6).

В положение 1 вертикалата, минаваща през центъра на тежест-та на тялото, се намира в очертанията на основата. Ако малко наклоним тялото до положение 2, то все още вертикалата, ми-наваща през центъра на тежестта на тялото, лежи в равнината на основата и ако го пуснем, тялото ще се върне в изходното положение 1. Ако наклоним тялото до положение 3, то дори и при най-малкото въздействие тялото ще се наклони наляво или надясно. Но ако наклоним тялото до положение 4, то след като го пуснем, тялото ще се преобърне.

Ако трябва да поставим товари в камион или кораб, то вина-ги по-тежките товари се поставят най-отдолу. По този начин се стремим да не повишаваме височината на центъра на масата на кораба и намаляваме възможността той да се преобърне.

Фиг. 10.4 Фиг. 10.5

1

2

1 2 3 4Фиг. 10.6

1 Кои видове равнове-сие познавате?

2 Какво означава цен-тър на масите?

3 Кога положението ни е по-устойчиво-когато сме прави или седна-ли на стола?

4 Върху наклон е поста-вена корабна бутилка и ваза. Корабната бутилка е с широко дъно, за разлика от вазата. Кое от двете ще се преобърне?

Въпроси и задачи

G G

Фиг. 10.3

Основните теоретични знания и нови понятия са въведени и обяснени на достъпен език чрез примери от заобикалящия ни свят.

Лабораторен практикум – наблюдение, експерименти и изследване

Тестовете служат за проверка и самопроверка.

Обобщение за преговор и систематизиране на наученото.

Цветните снимки, схеми и илюстрации стимулират усвояването на урока.

Всеки урок завършва с кратки въпроси и задачи, за да проверите доколко сте усвоили новите знания. Може да е необходимо да използвате интернет или справочници, за да отговорите на тях.

Допълнителна помощ и информация, любопитни факти и напътствия.

Важните дефиниции, нови понятия и изводи са откроени, за да ги запомните по-бързо.

43

МЕХАНИКА

Основни принципи, величини и закономерности в механиката

Първи принцип на механиката

Всяко тяло се движи равномерно и праволинейно или се намира в частен случай на покой, докато не си взаимодейства с други тела

Втори принцип на механиката

Колкото по-голяма е силата, действаща върху тялото, толкова повече то ще се ускорява.F = m.a

Трети принцип на механиката

Ако едно тяло действа на друго тяло с определена сила, то второто тяло действа на първото със сила, равна по големина, но с противоположна посока. F1 = F2

Закон за запазване на енергията

E = const

Величина Дефиниция Означение/ Формула

Мерна единица

Сила 1 Мярката за взаимодействие между две тела.2 Онази причина, която променя скоростта на

телата по големина и/или посока.

F N (нютон)

Работа Казваме, че дадена сила извършва работа, когато тялото се премества или деформира под нейно въздействие.

A = F.s J (джаул)

Енергия Характеризира способността на телата да извършват работа.

J (джаул)

Кинетична енергия

Енергия на движение Ek = mv2 ____

2 J (джаул)

Потенциална енергия

Енергия на местоположението на дадено тяло или енергия на взаимодействие между две тела

Гравитационна потенциална

енергия:Ep = m.g.h

J (джаул)

Мощност Работата, извършена за единица време P = A __ t W (ват)

Различните сили се подчиняват на различни закони поради различния характер на взаимодействие.

Сила Причина/взаимодействие Формула/означение

Сила на тежестта Земята привлича телата гравитационно G = mg

Тегло Силата, с която едно тяло действа върху опората, на която е поставено.

P (в частен случай P = G)

Реакция на опората

Трети принцип на механиката N = P

Сила на триене Триенето между две тела f = k.N

17 Обобщение – механична работа, мощност и енергия