Глосарій

Літальний апарат, який піднімається в повітрі завдяки архімедовій силі. Наповнюється газом, менш густим за повітря (гелій, водень, гаряче повітря). Підіймальна сила аеростата: F_підйом = (ρ_пов − ρ_газу) · g · V − вага оболонки.

Сила, з якою рідина або газ виштовхує занурене в них тіло. Напрямлена вертикально вгору. Обчислюється за формулою F_A = ρ_рід · g · V_занур, де ρ_рід — густина рідини (газу), g — прискорення вільного падіння, V_занур — об'єм зануреної частини тіла.

Тиск, який чинить повітряна оболонка Землі на поверхню планети та на всі тіла, що на ній перебувають. Створюється вагою стовпа повітря над поверхнею.

Вид рівноваги, за якого після відхилення тіло лишається в новому положенні — не повертається назад і не віддаляється далі. Висота центра мас не змінюється (кулька на горизонтальному столі, циліндр на плоскій поверхні).

Пристрій для вимірювання швидкості кулі: куля застрягає в підвішеному бруску, і за висотою підняття бруска обчислюють початкову швидкість кулі. Задача розв'язується в два етапи: спершу закон збереження імпульсу (удар), потім закон збереження енергії (рух після удару).

Прилад для вимірювання атмосферного тиску. Розрізняють ртутний барометр (ґрунтується на досліді Торрічеллі) і барометр-анероїд (металева коробка з розрідженим повітрям, що деформується під дією тиску).

Сила, з якою тіло, занурене в рідину, діє на підвіс (динамометр). Дорівнює різниці між силою тяжіння та архімедовою силою: P_рід = mg − F_A.

Важіль — тверде тіло, яке може обертатися навколо нерухомої осі. Важелі першого роду мають вісь між точками прикладання сил (ножиці, гойдалка), а другого роду — обидві сили з одного боку від осі (тачка, щипці для горіхів).

Максимальна вага вантажу, який може перевозити судно. Дорівнює різниці між водотоннажністю та вагою порожнього судна.

Одиниця вимірювання потужності в СІ. 1 Вт дорівнює роботі 1 Дж, виконаній за 1 с (1 Вт = 1 Дж/с). Похідні: 1 кВт = 1000 Вт, 1 МВт = 1000000 Вт.

Лінія на корпусі судна, яка показує максимально допустиму межу занурення при повному навантаженні.

Інша назва архімедової сили. Сила, що виникає через різницю тисків на нижню й верхню поверхні тіла, зануреного в рідину або газ, і напрямлена вгору.

Поверхня рідини, яка межує з газом (зазвичай з атмосферою). Саме від цієї поверхні відраховують глибину h у формулі гідростатичного тиску p = ρgh.

Вісь обертання — нерухома пряма, навколо якої може обертатися тверде тіло (важіль). У задачах на правило моментів вісь можна вибирати довільно, але зручно розташовувати її там, де прикладена невідома сила, щоб її момент дорівнював нулю.

Сума кінетичної енергії хаотичного (теплового) руху частинок тіла й потенціальної енергії їхньої взаємодії. Механічна енергія може переходити у внутрішню через роботу сил тертя (нагрівання). У замкненій системі повна енергія (механічна + внутрішня) зберігається.

Вага води, витісненої судном при повному навантаженні. Чисельно дорівнює вазі судна разом з усім вантажем, паливом та екіпажем.

Пристрій, що використовує закон Паскаля для передачі сили. Складається з двох сполучених циліндрів із поршнями різної площі, заповнених рідиною. Дає виграш у силі, що дорівнює відношенню площ поршнів.

Тиск, який створює нерухома рідина завдяки власній вазі. Обчислюється за формулою p = ρgh, де ρ — густина рідини, g — прискорення вільного падіння, h — глибина від вільної поверхні. Вимірюється в паскалях (Па). Не залежить від форми посудини.

Одиниця вимірювання роботи та енергії в СІ. 1 Дж дорівнює роботі, яку виконує сила 1 Н на переміщенні 1 м (1 Дж = 1 Н·м).

Дослід 1643 року, у якому Еванджеліста Торрічеллі заповнив ртуттю скляну трубку завдовжки близько 1 м, перевернув її в чашу з ртуттю й виявив, що ртуть опускається до висоти ≈ 760 мм, зрівноважуючи атмосферний тиск.

Жорсткість пружини k — це фізична величина, яка характеризує пружні властивості тіла й дорівнює відношенню сили пружності до видовження: k = F/x. Одиниця вимірювання — Н/м. Жорсткість залежить від матеріалу, форми й розмірів пружини, але не від прикладеної сили.

Закон гідро- та аеростатики: на тіло, занурене в рідину або газ, діє виштовхувальна сила, яка дорівнює вазі рідини (газу) в об'ємі зануреної частини тіла: F_A = m_рід · g = ρ_рід · g · V_занур.

У замкненій системі сумарний вектор імпульсу всіх тіл залишається незмінним: p1 + p2 = p1' + p2'. Внутрішні сили можуть змінювати імпульси окремих тіл, але не змінюють загальний імпульс системи.

У замкненій системі, де діють лише сили тяжіння й пружності, повна механічна енергія не змінюється: Eк₁ + Eп₁ = Eк₂ + Eп₂. Механічна енергія лише переходить з одного виду в інший.

Тиск, створений зовнішніми силами на рідину чи газ, передається без змін в усі точки рідини (газу) в усіх напрямках. Це пояснюється рухливістю молекул рідин і газів.

Система тіл, на яку не діють зовнішні сили або дія зовнішніх сил взаємно зрівноважена. У замкненій системі тіла взаємодіють лише між собою, тому виконується закон збереження імпульсу.

Правило, згідно з яким у скільки разів виграємо в силі, у стільки разів програємо у відстані. За відсутності тертя робота прикладеної сили дорівнює корисній роботі: F1·s1 = F2·s2. Виграшу в роботі не існує.

Добуток сили на час її дії: F·Δt. Імпульс сили дорівнює зміні імпульсу тіла: F·Δt = Δp. Одиниця в СІ — Н·с (що дорівнює кг·м/с).

Векторна фізична величина, що дорівнює добутку маси тіла на його швидкість: p = mv. Одиниця в СІ — кг·м/с. Напрям імпульсу збігається з напрямом швидкості.

Кіловат-година (кВт·год) — це одиниця енергії (роботи), яку широко використовують для обліку електроенергії. 1 кВт·год = 1000 Вт · 3600 с = 3,6·10⁶ Дж = 3,6 МДж.

Енергія руху тіла, що дорівнює половині добутку маси тіла на квадрат його швидкості: Eк = mv²/2. У гармонічних коливаннях максимальна в положенні рівноваги, нульова в крайніх точках.

Фізична величина, що показує, яка частина затраченої (повної) роботи перетворюється на корисну. Обчислюють за формулою η = A_кор / A_повн · 100 %. Завжди менший за 100 %.

Робота, заради якої використовують механізм. Наприклад, для піднімання вантажу: A_кор = mgh. Корисна робота завжди менша за повну (затрачену) роботу через тертя та інші втрати.

Прилад для вимірювання різниці між тиском у замкненій посудині й атмосферним тиском.

Фізична величина, що дорівнює добутку модуля прикладеної сили, модуля переміщення і косинуса кута між напрямами сили й переміщення: A = F·s·cos α. Вимірюється в джоулях.

Момент сили M — це міра обертальної дії сили відносно осі обертання. Обчислюють як добуток модуля сили F на плече сили d: M = F·d. Одиниця в СІ — ньютон-метр (Н·м). Момент сили — скаляр зі знаком, що залежить від напряму обертання (за годинниковою стрілкою або проти).

Зіткнення, після якого тіла рухаються разом (зчіплюються). Для непружного удару закон збереження імпульсу має вигляд: m1·v1 + m2·v2 = (m1 + m2)·u, де u — спільна швидкість тіл після удару.

Блок, вісь якого закріплена й не рухається під час піднімання вантажу; він не дає виграшу в силі, а лише змінює напрям сили.

Вид рівноваги, за якого після малого відхилення тіло віддаляється від початкового положення. Центр мас перебуває в найвищому можливому положенні й під час відхилення опускається (кулька на вершині опуклої поверхні, олівець на вістрі).

Атмосферний тиск на рівні моря за температури 0 °C, що дорівнює 101 325 Па або 760 мм рт. ст.

Довільно вибраний рівень, відносно якого вимірюють висоту h у формулі потенціальної енергії Eп = mgh. На цьому рівні потенціальну енергію вважають рівною нулю. Фізичний зміст має лише зміна потенціальної енергії, яка не залежить від вибору нульового рівня.

Частина об'єму тіла, яка перебуває під поверхнею рідини або газу. Якщо тіло занурене повністю, об'єм зануреної частини дорівнює повному об'єму тіла. Якщо частково — дорівнює об'єму тіла, що знаходиться нижче рівня рідини.

Глибина, на яку судно занурюється у воду. Залежить від ваги судна з вантажем і густини води.

Одиниця тиску в СІ. 1 Па = 1 Н/м². Названа на честь французького вченого Блеза Паскаля. Використовують кратні одиниці: кПа (10³ Па), МПа (10⁶ Па).

Плече сили d — найкоротша відстань від осі обертання до лінії дії сили, тобто довжина перпендикуляра, опущеного з осі на лінію, уздовж якої діє сила. Не слід плутати з відстанню від осі до точки прикладання сили.

Область, обмежена крайніми точками дотику тіла з опорою. Для стільця на чотирьох ніжках — чотирикутник між ніжками. Тіло не перекидається, поки вертикаль через центр мас проходить крізь площу опори.

Сума кінетичної й потенціальної енергій системи: E = Eк + Eₚ. У гармонічних коливаннях без тертя залишається сталою і дорівнює kA²/2 = m·v_max²/2.

Сума атмосферного (або зовнішнього) тиску на вільній поверхні рідини та гідростатичного тиску стовпа рідини: p = p₀ + ρgh. Гідростатичний тиск ρgh у цьому контексті називають надлишковим.

Пристрій для підіймання рідини, що працює завдяки різниці тисків: поршень створює зону зниженого тиску, а атмосферний тиск «заштовхує» рідину вгору. Обмеження — не вище ≈ 10 м.

Енергія взаємодії тіл або частин тіла, що залежить від їх взаємного розташування: Eп = mgh для піднятого тіла, Eп = kx²/2 для деформованої пружини. Її значення залежить від вибору нульового рівня; фізичний зміст має зміна потенціальної енергії.

Фізична величина, що характеризує швидкість виконання роботи: N = A/t. Вимірюється у ватах. За рівномірного руху потужність також обчислюють як N = F·v.

Правило моментів — умова рівноваги важеля: сума моментів сил, що обертають тіло за годинниковою стрілкою, дорівнює сумі моментів сил, що обертають його проти годинникової стрілки. Для двох сил записують як F₁·d₁ = F₂·d₂.

Пристрій, що змінює напрям або значення прикладеної сили. До простих механізмів належать: важіль, блок, ворот, похила площина, клин і гвинт. Жоден простий механізм не дає виграшу в роботі.

Зіткнення тіл, під час якого механічна енергія системи зберігається. Деформація тіл пружна: після зіткнення вони відновлюють форму. Приклад: зіткнення двох сталевих куль.

Рух тіла, що виникає внаслідок відокремлення від нього частини маси з деякою швидкістю. Приклад: ракета викидає гази назад, а сама рухається вперед за законом збереження імпульсу.

Робота, яку виконує сила тертя під час руху тіла. Вона завжди від'ємна (A_тертя < 0) і дорівнює зміні механічної енергії системи: E₂ − E₁ = A_тертя. Модуль цієї роботи дорівнює кількості теплоти Q, що виділилася.

Блок, вісь якого рухається разом із вантажем. Дає виграш у силі вдвічі: F = P/2, але кінець мотузки проходить удвічі більший шлях: s = 2h. Якщо враховують вагу блока, то F = (P + P_блока)/2.

Відношення маси всього тіла (разом із порожнинами) до його зовнішнього об'єму. Використовується для оцінки плавучості порожнистих тіл, таких як кораблі.

Сила пружності, з якою опора діє на тіло, що на ній лежить. За третім законом Ньютона дорівнює за модулем вазі тіла й протилежна їй за напрямом: N = P.

Сила, з якою тіло тисне на опору або підвіс, перпендикулярно до поверхні. Для тіла на горизонтальній опорі дорівнює вазі тіла: F = mg. Не плутати з тиском — силою на одиницю площі.

Дві або більше посудини, з'єднані між собою так, що рідина може вільно перетікати з однієї в іншу. Однорідна рідина встановлюється в них на одному рівні. Для різних рідин виконується умова ρ₁h₁ = ρ₂h₂.

Вид рівноваги, за якого після малого відхилення виникає сила або момент, що повертає тіло назад у початкове положення. Центр мас перебуває в найнижчому можливому положенні й під час відхилення піднімається (кулька на дні чаші, підвішена лампа).

Робота рівнодійної всіх сил, прикладених до тіла, дорівнює зміні його кінетичної енергії: A = ΔEк = mv₂²/2 − mv₁²/2. Теорема дає змогу знаходити швидкість або гальмівний шлях без знання часу руху.

Фізична величина, що дорівнює відношенню сили, яка діє перпендикулярно до поверхні, до площі цієї поверхні: p = F/S. Одиниця в СІ — паскаль (Па).

Співвідношення між силою тяжіння та архімедовою силою (або між густиною тіла та густиною рідини), яке визначає, чи тіло тоне, плаває в товщі чи спливає до поверхні.

Дві умови, які мають виконуватися одночасно, щоб тверде тіло залишалося нерухомим: векторна сума всіх зовнішніх сил дорівнює нулю (ΣF = 0) і сума моментів усіх сил відносно будь-якої осі дорівнює нулю (ΣM = 0).

Точка, у якій умовно зосереджена вся маса тіла і до якої прикладена сила тяжіння. Для однорідних симетричних тіл (стрижень, куля, куб) центр мас збігається з геометричним центром.