Урок 12. Взаимодействие тел. Масса

Физика, 7 класс · Взаимодействие тел · ~45 минут

🎯 Что ты узнаешь

• Что значит «тела взаимодействуют» и почему толкаться можно только вдвоём.
• Почему при взаимодействии у тел меняются скорости — и у обоих сразу.
• Что такое масса и почему она измеряет «упрямство» тела (его инертность).
• В каких единицах измеряют массу и как её находят на рычажных весах.

📖 Разбираемся в теме

На прошлом уроке мы выяснили: тело само скорость не меняет, его обязательно должно «толкнуть» другое тело. Сегодня разберёмся, что происходит при таком толчке — и окажется, что всё гораздо интереснее.

Толкаться можно только вдвоём

Встань на скейтборд (или офисное кресло на колёсиках) и оттолкни от себя стену. Что произойдёт? Не стена улетит, а ты покатишься назад! Получается, ты толкнул стену — а сдвинулся сам.

Так всегда: действие одного тела на другое не бывает односторонним. Если первое тело действует на второе, то и второе действует на первое. Это называется взаимодействием.

📌 Запомни: Тела действуют друг на друга взаимно. Нельзя толкнуть что-то, не получив толчка в ответ. Поэтому говорят не «тело действует на тело», а «тела взаимодействуют».

Опыт с двумя тележками

Поставим рядом две одинаковые тележки и сожмём между ними пружинку, связав их ниткой. Пережигаем нитку — пружина распрямляется и расталкивает тележки. Они разъезжаются в разные стороны с одинаковой скоростью.

А теперь хитрость: нагрузим одну тележку грузом, чтобы она стала тяжелее. Снова отпускаем пружину — и видим: лёгкая тележка укатывается быстро, а тяжёлая еле-еле ползёт. Чем тяжелее тело, тем меньше меняется его скорость при взаимодействии.

Масса — мера инертности

Свойство тела «сопротивляться» изменению скорости называется инертностью. Лёгкую тележку легко разогнать, тяжёлую — трудно. Значит, у тел разная инертность.

Чтобы измерять инертность числом, придумали величину — массу.

📌 Запомни: Масса — это мера инертности тела. Чем больше масса, тем сильнее тело сопротивляется изменению своей скорости, тем оно «упрямее».

⚡ Формула (сравнение масс): Если две тележки взаимодействуют, то во сколько раз меньше изменилась скорость одной, во столько же раз больше её масса. То есть меньше меняет скорость → больше масса.

⚠️ Частая ошибка: Путать массу и вес. Масса — это «количество вещества» и инертность тела, она одинакова на Земле и на Луне. Вес связан с притяжением и на Луне в 6 раз меньше. Вес мы изучим позже; здесь речь только о массе.

Единицы массы

Основная единица массы в СИ — килограмм (кг). Это масса специального эталона, который хранят во Франции (точнее, теперь килограмм задают через постоянную природы, но для нас это всё тот же знакомый кг).

Полезные соотношения:

• 1 т (тонна) = 1000 кг
• 1 ц (центнер) = 100 кг
• 1 кг = 1000 г
• 1 г = 1000 мг

💡 Интересно: Масса грузовика — несколько тонн, твоя масса — около 40–50 кг, масса комара — примерно 0,000002 кг (2 мг). Природа работает в огромном диапазоне!

Как измеряют массу: рычажные весы

Массу тела находят взвешиванием на рычажных весах. На одну чашу кладут тело, на другую — гири известной массы. Когда коромысло уравновесилось (стрелка на нуле), масса тела равна сумме масс гирь.

Правила взвешивания: тело кладут на левую чашу, гири на правую и добавляют их пинцетом, начиная с самой крупной. Мелкие предметы и порошки нельзя класть прямо на чашу — портится поверхность.

🤔 А знаешь ли ты? Рычажным весам несколько тысяч лет — такими пользовались ещё в Древнем Египте и Вавилоне. Их изображение стало символом справедливости: богиня правосудия держит в руках именно весы.

⏱ Прикинь сам: На левой чаше лежит яблоко, на правой — гири 100 г, 50 г и 20 г, весы уравновешены. Чему равна масса яблока? (Ответ — в конце урока.)

✍️ Разбор задач

Пример 1. Две тележки связаны сжатой пружиной. После щелчка лёгкая тележка получила скорость в 3 раза больше, чем тяжёлая. Во сколько раз отличаются их массы?

Решение. При взаимодействии меньше меняет скорость то тело, у которого больше масса. Лёгкая тележка изменила скорость в 3 раза сильнее, значит её масса в 3 раза меньше. То есть тяжёлая тележка тяжелее лёгкой в 3 раза.

Пример 2. Вырази в килограммах: а) 2,5 т; б) 300 г; в) 7000 мг.

Решение. а) 2,5 т = 2,5 · 1000 кг = 2500 кг. б) 300 г = 300 / 1000 кг = 0,3 кг. в) 7000 мг = 7000 / 1000 г = 7 г = 7 / 1000 кг = 0,007 кг.

Пример 3. Найти массу тела на рычажных весах. На правую чашу положили гири: 200 г, 100 г, 50 г, 10 г, 5 г, 2 г. Весы уравновешены. Какова масса тела?

Дано: гири: 200 г; 100 г; 50 г; 10 г; 5 г; 2 г Найти: m — ? Решение: m = 200 + 100 + 50 + 10 + 5 + 2 = 367 (г). Переведём в СИ: 367 г = 0,367 кг. Ответ: m = 367 г ≈ 0,367 кг.

Пример 4. На покоящуюся лодку прыгнул человек, и лодка отошла назад. Объясни через взаимодействие.

Решение. Человек и лодка взаимодействуют. Отталкиваясь ногами, человек толкает лодку назад, а лодка по взаимодействию толкает человека вперёд. Поэтому человек летит на причал, а лодка едет назад. Так же отталкиваются друг от друга два конькобиста, когда один толкает другого.

💡 Запомни главное

• Взаимодействие — взаимное действие тел друг на друга; одностороннего действия не бывает.
• При взаимодействии меняются скорости обоих тел.
• Инертность — свойство тела сохранять свою скорость; масса — мера инертности.
• У тела с бо́льшей массой скорость при взаимодействии меняется меньше.
• Единица массы в СИ — килограмм (кг). 1 т = 1000 кг; 1 кг = 1000 г; 1 г = 1000 мг.
• Массу измеряют рычажными весами: m тела = сумме масс уравновешивающих гирь.

📝 Домашнее задание

1. Объясни своими словами, почему толкнуть тело, не получив толчка в ответ, невозможно.
2. Что такое инертность и как она связана с массой тела?
3. Две тележки оттолкнулись пружиной. Одна укатилась быстро, другая — медленно. У какой больше масса? Почему?
4. Переведи в килограммы: а) 4 т; б) 750 г; в) 50 000 мг; г) 0,5 ц.
5. Переведи в граммы: а) 3 кг; б) 0,2 кг; в) 1,5 т.
6. На рычажных весах тело уравновешено гирями 500 г, 200 г, 20 г и 1 г. Найди массу тела (запиши Дано / СИ / Найти / Решение / Ответ).
7. Стреляя, ружьё «отдаёт» в плечо. Почему? Объясни через взаимодействие.
8. При взаимодействии скорость первого тела изменилась в 5 раз сильнее, чем у второго. Во сколько раз масса второго тела больше массы первого?
9. ⭐ Опиши, как ты измеришь массу одной канцелярской скрепки, имея только рычажные весы и набор гирь (самая мелкая гиря — 1 г, а скрепка лёгкая). Подсказка: подумай про много одинаковых скрепок.