Тяговая сила: ТЯГОВАЯ СИЛА

Содержание

ТЯГОВАЯ СИЛА — это… Что такое ТЯГОВАЯ СИЛА?

  • ГОСТ Р 53780-2010: Лифты. Общие требования безопасности к устройству и установке — Терминология ГОСТ Р 53780 2010: Лифты. Общие требования безопасности к устройству и установке оригинал документа: 3.12 «запорный» клапан: Управляемый вручную двухходовой клапан, который пропускает или перекрывает поток жидкости. Определения… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • тя́говый — ая, ое. 1. спец. Относящийся к тяге (во 2 знач.). Тяговая сила лошади. Тяговая мощность трактора. 2. Служащий для тяги, перемещения чего л. Тяговый электровоз. Тяговый канат. Тяговая лебедка. ◊ тяговая подстанция подстанция, преобразующая… …   Малый академический словарь

  • Протяжной станок —         Металлорежущий станок для обработки поверхностей различного профиля инструментом протяжкой (См. Протяжка). П. с. разделяются на станки общего назначения и специальные, служат для обработки (протягивания (См. Протягивание)) внутренних и… …   Большая советская энциклопедия

  • лебедка — 126 лебедка Грузоподъемный механизм, тяговое усилие которого передается посредством гибкого элемента (каната, цепи) от приводного барабана Источник: ГОСТ Р 52064 2003: Подъемники с рабочими платформами. Термины и определения …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • ТЯГОВЫЙ — ТЯГОВЫЙ, тяговая, тяговое (спец.). прил. по знач. связанное с использованием, применением тяги (см. тяга в 1, 2, 3, 6 и 7 знач.). Тяговая сила (затрачиваемая на передвижение чего нибудь). Тяговое усилие лошади. Тяговый автомобиль (тягач). Тяговый …   Толковый словарь Ушакова

  • Динамический фактор —         автомобиля, является показателем его тягово скоростных качеств и определяется по формуле:                  где Pk тяговая сила на ведущих колёсах автомобиля; Pb сила сопротивления воздуха движению автомобиля; VPa сила тяжести автомобиля. … …   Большая советская энциклопедия

  • Природные ресурсы —         естественные ресурсы, часть всей совокупности природных условий существования человечества и важнейшие компоненты окружающей его естественной среды, используемые в процессе общественного производства для целей удовлетворения материальных… …   Большая советская энциклопедия

  • Природные ресурсы — (Natural Resources) История использования природных ресурсов, мировые природные ресурсы Классификация природных ресурсов, природные ресурсы России, проблема исчерпаемости природных ресурсов, рациональное использование природных ресурсов… …   Энциклопедия инвестора

  • ТС — трибологический словарь ТС телесигнализация Словарь: С. Фадеев. Словарь сокращений современного русского языка. С. Пб.: Политехника, 1997. 527 с. ТС топливо самолётное авиа, энерг. ТС …   Словарь сокращений и аббревиатур

  • ПРОТЕКЦИЯ, ПОКРОВИТЕЛЬСТВО — В жизни нужно уметь рассчитывать на других. Ванда Блоньская Иногда корни уходят высоко вверх. Веслав Брудзиньский Незаинтересованный покровитель покровителем не является. Лоренс Питер Нет покровителя лучше, чем новый покровитель. Лоренс Питер… …   Сводная энциклопедия афоризмов

  • Лошадиная сила — журнал За рулем

    ТЯГА НА КРЮКЕ

    Этот тракторный параметр не вписывают в технические характеристики автомобиля, заменяя его лукавым градусом преодолеваемого подъема. На первый взгляд этого достаточно — землю на машине не пахать. Зато для буксировки прицепа или вызволения застрявшего автомобиля тяговая сила тягача едва ли не самое главное.

    Обычная лощадь показала весьма достойный результат —ее тяга (500 кгс) равна собственному весу.

    Обычная лощадь показала весьма достойный результат —ее тяга (500 кгс) равна собственному весу.

    На практике ориентироваться на эти градусы особо не стоит: они — для идеальных условий сцепления с покрытием. Уж коли под колесами асфальт, то есть какая-никакая дорога, возможностей любого современного авто для преодоления подъемов должно хватить за глаза. Другое дело, если нужно взобраться по заснеженному, обледенелому или просто грязному склону — тут расклад иной. Тяги на колесах может быть и с избытком, а машина не едет — скользит, сползает под откос. Не хватает той самой «тяги на крюке», да и на крюк-то никого не зацепишь — самому мало! Таким образом, развиваемая сила зависит не только от самого автомобиля, но и от условий, в которых он оказался, — сцепления с покрытием и уклона дороги.

    Электронная блокировка дифференциала заставляет работать оба ведущих колеса.

    Электронная блокировка дифференциала заставляет работать оба ведущих колеса.

    Даже на интуитивном уровне все водители представляют, какой автомобиль обладает большими тяговыми возможностями при прочих равных. Случись нужда в тягаче, ищут технику помощнее, потяжелее и, желательно, полноприводную. Главное — реализовать как можно больший момент на колесах. Чем же он ограничен? С одной стороны, так сказать, «изнутри» —характеристиками двигателя и трансмиссии (не забудем, что момент, приходящий на колесо, определяется не только передаточным числом трансмиссии, но и схемой привода и наличием блокировок). С другой, «снаружи», реализация его зависит от коэффициента сцепления колес с дорогой. Вытаскивая свой или чужой автомобиль, водитель стремится найти золотую середину, то есть дать достаточно «газу», чтобы сдвинуть машину с места, не сорвав при этом колеса в пробуксовку. Только так можно достичь максимальной «тяги на крюке».

    Хорошие цепи противоскольжения позволяют двигаться по укатанному снегу и льду почти как по асфальту.

    Хорошие цепи противоскольжения позволяют двигаться по укатанному снегу и льду почти как по асфальту.

    Конечно, зная момент двигателя, передаточное отношение трансмиссии, радиус качения ведущих колес и сцепной вес, эту силу можно вычислить. Но результат будет приблизительным. Для более точных расчетов нужно знать КПД трансмиссии, коэффициент сцепления ведущих колес с дорогой, скоростную характеристику двигателя и другие «мелочи». Интересующиеся могут найти методику расчета в учебниках, в разделе «Тяговая динамика автомобиля». Но суха теория и даже самый тщательный расчет не даст точной цифры — исходные параметры изменчивы.

    Каковы же реальные тяговые возможности легковых автомобилей в разных дорожных условиях? Зная их, легко определить допустимую загрузку машины и вес прицепа для любого маршрута и состояния дороги. Особенно актуально это зимой, когда под колесами промерзший асфальт, гололед и укатанный снег.

    Силу тяги, развиваемую автомобилями на разных покрытиях, определяли лабораторным динамометром.

    Силу тяги, развиваемую автомобилями на разных покрытиях, определяли лабораторным динамометром.

    Мы проверили динамометром развиваемое автомобилями усилие на разных покрытиях. Среди подопытных — представители разных классов: задне-, передне- и полноприводные, мини-вэн и фургон. Результаты эксперимента приведены в таблице, а к ним — наши комментарии.

    СИЛЬНЫЙ, НО ЛЕГКИЙ

    В абсолютных чемпионах по развиваемой тяге, конечно же, полноприводники. Достаточно мощный двигатель, понижающий ряд в трансмиссии, блокировка мостов и стопроцентная реализация сцепного веса позволяют развить тягу, почти равную фактическому весу машины. Почти — потому, что у обычных шин даже на отличном сухом и чистом асфальте коэффициент сцепления около 0,9. На практике же он редко превышает 0,8. Укатанный снег в морозы дает около 0,4, а в оттепель лишь немного превосходит гололед.

    Буксование на снегу очень быстро приводит к образованию обледенелой лунки, выбраться из которой без пары лопат песка будет невозможно.

    Буксование на снегу очень быстро приводит к образованию обледенелой лунки, выбраться из которой без пары лопат песка будет невозможно.

    Снег, особенно чуть подтаявший, не только исключает возможность движения с прицепом, но даже без него делает автомобиль беспомощным. Малейший подъем становится непреодолимым препятствием. Дать небольшой шанс могут шипованные шины. А вот хорошие цепи противоскольжения (в нашем эксперименте работали «Кегель» — с продольными и поперечными ветвями и звеньями из проволоки квадратного сечения) обеспечивают вполне уверенную езду по самому скользкому льду.

    Передне- и заднеприводные автомобили по-разному проявляют свои особенности тяги. На первые почти не влияет их загрузка, разве что передний пассажир может добавить немного сцепного веса. Зато вторые, особенно при достаточной мощности двигателя, лучший результат показывают с пассажирами на заднем сиденье и загруженным багажником — весь дополнительный вес идет на ведущие колеса.

    Отсюда еще один вывод: если застряли на переднеприводной машине, выбираться своим ходом лучше на пустой. У классической больше шансов, если загрузить багажник. Выталкивать же и ту, и другую руками легче, разумеется, пустую.

    Однако если на ровной дороге наибольшую тягу развивает груженая машина, то на подъеме лишний вес только во вред, особенно для переднеприводного автомобиля. В первом приближении на подъеме в 10% каждая тонна собственного веса машины вычитает из тяги 100 кгс. А если еще прицеп сзади, что останется на преодоление подъема?

    Отметим, максимальная тяга развивается перед самым срывом колес в буксование (если, конечно, на них приходит достаточный момент). Разница весьма существенная, особенно на снегу, когда буксующие колеса успевают растопить снег и выбрать под собой лунки с обледенелыми краями. Из них без пары лопат песка уже не выберешься.

    Кстати, в нашем эксперименте участвовала и самая обыкновенная крестьянская лошадь — конь по кличке Марс, «оборудованный» на тот момент летними (нешипованными) подковами. Так вот, при собственном весе около 500 кг, он на подмерзшем заснеженном грунте легко реализовал все 100% сцепного веса — динамометр показал 500 кгс. Но самое забавное, что, почувствовав невыполнимость задачи (утащить заторможенный УАЗ ему не удалось), Марс не стал попусту буксовать, а просто сбавил «обороты». Оказывается, даже лошадь знает, что в натяг — эффективнее. И если поблизости не оказалось тягача, крестьянская лошадка вполне заменит пусть не «Беларусь», но уж «Ниву» — точно. И колеи — не испортит!

    9.2: Трение и тяга

    Одна из наиболее важных основ, которую ученики должны изучить перед тем, как приступить к проектированию ходовой части, это трение.

    ТРЕНИЕ — это сила, сопротивляющаяся движению, когда две поверхности притираются друг к другу. Это исключительно противодействующая сила, возникающая, когда две поверхности находятся в контакте друг с другом и под действием силы, заставляющей их скользить друг относительно друга. Если на объект не воздействует сила, провоцирующая его к попытке движения, трение также отсутствует. Отсутствие воздействующей силы означает отсутствие противодействующей силы.

    Существуют два типа трения: статическое трение и кинетическое трение.

    Статическое трение представляет собой силу трения, действующую между двумя объектами, которые НЕ перемещаются друг относительно друга. Для того, чтобы сдвинуть что-либо, требуется предварительное усилие. Если значение силы, пытающейся сдвинуть объект, меньшее значения силы статического трения, объект не сможет сдвинуться с места.

    Кинетическое трение — это сила трения, действующая между двумя поверхностями, перемещающимися (скользящими) друг относительно друга.

    Как только объект преодолел статическое трение и начал движение, он попадает под воздействие кинетического трения, сопротивляющегося движению.

    На графике выше показана обратная взаимосвязь между приложенной силой и трением. С увеличением приложенной силы, противодействующая сила трения также увеличивается. Вплоть до момента, когда объект сдвинется с места, на него действует статическое трение. Как только значение приложенной силы превысит максимальное статическое трение, масса начнет двигаться. Сразу после начала движения объект окажется под действием кинетического трения. Статическое трение больше кинетического трения, поэтому если масса уже сдвинулась, для дальнейшего скольжения ей потребуется меньше силы.

    Оба типа трения можно имитировать, уперев ладонь одной руки в ладонь другой руки и попробовав подвигать ими скользящим движением. Этому движению будет противодействовать текстура кожи и величина приложенной силы. Чем плотнее ладони прижаты друг к другу, тем сложнее ими двигать. Это статическое трение.

    По мере увеличения скользящей силы, руки начинают скользить и двигаться друг относительно друга. Это кинетическое трение. Можно заметить, что как только руки преодолели статическое трение, двигать ими стало проще.

    Существует два фактора, определяющих максимальную силу трения, возникающую между двумя поверхностями: «цепкость» поверхностей (известная как коэффициент трения поверхностей), а также плотность прижатия поверхностей друг к другу (известная как нормальная сила).

    Максимальная сила трения (Ff) между двумя поверхностями равна коэффициенту трения (Cf) этих поверхностей, умноженному на нормальную силу (N), удерживающую поверхности вместе.

    Максимальная сила трения = (Коэффициент трения) х (Нормальная сила)

    Ff = Cf x N

    КОЭФФИЦИЕНТ ТРЕНИЯ:

    Как уже говорилось выше, коэффициент трения является постоянной величиной, отражающей «цепкость» двух поверхностей, скользящих друг относительно друга. Необходимо обратить внимание на то, что это трение не одной скользящей поверхности, а двух. Например, покрышка сама по себе НЕ ОБЛАДАЕТ коэффициентом трения, но покрышка, скользящая по мостовой, ОБЛАДАЕТ коэффициентом трения.

    Коэффициент трения скользких объектов чрезмерно мал, тогда как коэффициент трения липких объектов — очень велик. Эта постоянная величина определяется для пары поверхностей (не для единственной поверхности). Каждая пара материалов обладает коэффициентами статического и кинетического трения.

    При этом нельзя путать чистое трение с действительно липкими поверхностями, такими как, например, изолента или покрытия с большим коэффициентом трения, связывающиеся с другими поверхностями. Подобные поверхности, соединяясь, должны выглядеть как одна. Например, изолента сопротивляется скольжению даже в том случае, когда нормальная сила отсутствует или имеет отрицательное значение.

    НОРМАЛЬНАЯ СИЛА:

    Сила, прижимающая две скользящие поверхности друг к другу, называется нормальной силой. Действие нормальной силы всегда направлено перпендикулярно двум поверхностям (в противном случае эта сила может действовать как нормальная сила лишь частично). Зачастую нормальная сила, воздействующая на две поверхности, является массой одного объекта, располагающегося сверху на другом объекте. В этом случае действие нормальной силы спровоцировано гравитацией.

    Как показано на схеме выше, если объект лежит на наклонной поверхности, гравитация действует на две скользящие поверхности не под прямым углом. В этом случае, только часть массы объекта действует как нормальная сила.

    ТЯГА:

    ТЯГА может быть определена как трение между ведущим колесом и поверхностью, по которой оно катится. Это количество силы, которое колесо прикладывает к поверхности перед тем, как соскользнуть. Колесо обладает разной тягой на различных поверхностях. Как описывалось выше, значение коэффициента трения определяется для любых двух поверхностей.

    Из Блока 7 и схемы, представленной выше, видно, что колесо прикладывает силу к поверхности под действием крутящего момента. Тем не менее, если бы колесо катилось по льду, оно просто проскальзывало бы, не двигаясь с места. Трение, возникающее между колесом и поверхностью земли, необходимо для создания линейного движения. Это тяговое усилие, или сила тяги.

    Необходимо обратить внимание на то, что сила тяги равна силе трения между колесом и поверхностью. Если колесо катится по поверхности, а не скользит, сила тяги равна статическому трению. Если приложенная сила превышает максимальное статическое трение, колесо начинает скользить, и теперь сила тяги равна максимальному кинетическому трению.

    Увеличение тяги:

    Так как тяга зависит от трения между поверхностью и колесом, чтобы увеличить ее значение, необходимо увеличить трение. Как говорилось выше, трение между объектами зависит от коэффициента трения между ними (в данном случае, между колесом и поверхностью, по которой оно катится) и нормальной силы (массы робота, прижимающей колеса к поверхности). Чтобы увеличить тягу, увеличить либо коэффициент трения (сцепление колес), либо нормальную силу, действующую на колеса (массу робота).

     

    Сборка толкающего робота:

    Чтобы собрать робота, способного толкать или тянуть с большой силой, необходимо включить в конструкцию два элемента: колеса повышенной проходимости и значительный крутящий момент для приведения их в движение. Трение — это противодействующая сила. Если нет приложенной силы, сила трения также отсутствует. Чтобы увеличить тягу, к колесам необходимо приложить крутящий момент, достаточный для достижения максимального статического трения колес.

    Автомобиль может обладать огромной тягой, но при малых размерах двигателя он не сможет толкать или тянуть что либо. Поэтому маленькие автомобили не могут тянуть за собой трейлеры или катера на прицепах.

    Трение в системе VEX:

    В системе проектирования VEX Robotics Design System используется множество элементов, которые могут применяться для получения трения, включая различные типы колес. Каждый из них обладает характеристиками, необходимыми для использования на различных поверхностях. Для проектировщика очень важно экспериментальным путем определить тип колес, требуемый для каждой отдельной задачи.

    Трение между колесами и поверхностью пола — не единственный вид трения, применяемый в конструкции робота VEX. Существует также трение, притормаживающее вращающиеся компоненты робота и уменьшающее количество мощности на выходе электромотора. В системе проектирования VEX Robotics Design System есть ряд частей, предназначенных для уменьшения трения. Использовать соединения типа «металл к металлу» в подвижных системах не рекомендуется. Пластиковые части, например, опорные блоки, прокладки и шайбы, позволяют снизить значение трения в точках контакта подвижных частей.

    Силы действующие на автомобиль при движении

    Схема сил действующих на ведущее колесо

    На движущийся автомобиль действует ряд сил, часть из которых направлена по оси движения автомобиля, а часть — под углом к этой оси. Условимся называть первые из этих сил продольными, а вторые боковыми.

    Рис. Схема сил действующих на ведущее колесо.
    а — состояние неподвижности; б — состояние движения

    Продольные силы могут быть направлены как по ходу, так и против хода движения автомобиля. Силы, направленные по ходу движения, являются движущимися и стремятся продолжить движение. Силы, направленные против хода движения, являются силами сопротивления и стремятся остановить автомобиль.

    На автомобиль, движущийся по горизонтальному и прямому участку дороги, действуют следующие продольные силы:

    • тяговая сила
    • сила сопротивления воздуха
    • сила сопротивления качению

    При движении автомобиля в гору возникает сила сопротивления подъему, а при разгоне автомобиля—сила сопро­тивления разгону (сила инерции).


    Развиваемый двигателем автомобиля крутящий момент передается на ведущие колеса. В передаче крутящего момента от двигателя к ведущим колесам участвуют механизмы трансмиссии. Крутящий момент на ведущих колесах зависит от крутящего момента двигателя и передаточных чисел коробки передач и главной передачи. В точке касания колес с поверхностью дороги крутящий момент вызывает окружную силу. Противодействие дороги этой окружной силе выражается реактивной силой, передаваемой от дороги на ведущее колесо. Эта сила направлена в сторону движения автомобиля и называется толкающей или тяговой силой. Тяговая сила от колес передается на ведущий мост и далее на раму, заставляя автомобиль двигаться. Величина тяговой силы тем больше, чем больше крутящий момент двигателя и передаточные числа коробки передач и главной передачи. Тяговая сила на ведущих колесах дости­гает наибольшей величины при движении автомобиля на низшей передаче, поэтому низшую передачу используют при трогании с места автомобиля с грузом, при движении автомобиля по бездорожью. Величина тяговой силы на ведущих колесах автомобиля ограничивается сцеплением шин с поверхностью дороги.

    Трение, возника­ющее между ведущими колесами автомобиля и дорогой, называется силой сцепления. Сила сцепления равна произведению коэф­фициента сцепления на сцепной вес, т. е. вес, приходящийся на ведущие колеса автомобиля. Величина коэффициента сцепления шин с дорогой зависит от качества и состояния дорожного покрытия, формы и состояния рисунка протектора шины, давления воздуха в шине.

    У легковых автомобилей полный вес рас­пределяется по осям примерно поровну. Поэтому сцепной вес его можно принять равным 50% полного веса. У грузовых автомоби­лей при полной их на­грузке сцепной вес (вес, приходящийся на заднюю ось) составляет примерно 60—70% полного веса.

    Величина коэффициента сцепления имеет большое значение для эксплуатации автомобиля и безопасности движения, так как от него зависят проходимость автомобиля, тормозные качества, возможность, пробуксовки и заноса ведущих колес. При незначи­тельном коэффициенте сцепления трогание автомобиля с места со­провождается пробуксовкой, а торможение — скольжением колес. В результате автомобиль иногда не удается тронуть с места, а при торможении происходит резкое увеличение тормозного пути и возникновение заноса.

    На асфальтобетонных покрытиях в жаркую погоду на поверх­ность выступает битум, делая дорогу маслянистой и более скольз­кой, что снижает коэффициент сцепления. Особенно сильно снижается коэффициент сцепления при смачивании дороги первым дождем, когда образуется еще не смытая пленка жидкой грязи. Заснежённая или обледенелая дорога особенно опасна в теплую погоду, когда поверхность подтаивает.

    При увеличении скорости движения коэффициент сцепления снижается, в особенности на мокрой дороге, так как выступы ри­сунка протектора шины не успевают продавливать пленку влаги.

    Исправное состояние рисунка протектора шины имеет большое значение при движении по грунтовым дорогам, снегу, песку, а также по дорогам с твердым покрытием, по покрытым пленкой грязи или воды. Благодаря наличию выступов рисунка опорная площадь шины уменьшается и, следовательно, возрастает удельное давление на поверхность дороги. При этом легче продавливается грязевая пленка и восстанавливается контакт с дорожным покрытием, а на легком грунте происходит непосредственное зацепление выступов рисунка за грунт.

    Повышенное давление воздуха в шине уменьшает ее опорную поверхность, вследствие чего удельное давление возрастает на­столько, что при трогании с места и при торможении может произойти разрушение резины и сцепление колес с дорогой уменьшается.

    Таким образом, величина коэффициента сцепления зависит от многих условий и может изменяться в довольно значительных пределах. Так как много дорожно-транспортных происшествий происходит из-за плохого сцепления, то водители должны уметь приблизительно оценивать величину коэффициента сцепления и выбирать скорость движения и приемы управления в соответствии с ним.

    При движении автомобиль преодолевает сопротивление воздуха, которое складывается из нескольких сопротивлений:

    • лобового сопротивле­ния (около 55—60% всего сопротивления воздуха)
    • создаваемого выступающими частями—подножками автобуса или автомобиля, крыльями (12—18%)
    • возникающего при прохождении воздуха через радиатор и подкапотное пространство (10—15%) и др.

    Передней частью автомобиля воздух сжимается и раздвигает­ся, в то время как в задней части автомобиля создается разреже­ние, которое вызывает образование завихрений.

    Сила сопротивления воздуха зависит от величины лобовой, поверхности автомобиля, его формы, а также от скорости движе­ния. Лобовую площадь грузового автомобиля определяют как произведение колеи (расстояние между шинами) на высоту авто­мобиля. Сила сопротивления воздуха возрастает пропорционально квадрату скорости движения автомобиля (если скорость возра­стает в 2 раза, то сопротивление воздуха увеличивается в 4 раза).

    Для улучшения обтекаемости и уменьшения сопротивления воздуха ветровое стекло автомобиля располагают наклонно, а вы­ступающие детали (фары, крылья, ручки дверей) устанавливают заподлицо с внешними очертаниями кузова. У грузовых автомоби­лей можно уменьшить силу сопротивления воздуха, закрыв грузо­вую платформу брезентом, натянутым между крышей кабины и задним бортом.

    На каждое колесо ав­томобиля постоянно действует вертикальная нагрузка, которая вызывает вертикальную реакцию дороги. При движении автомобиля на него действует сила сопротивления качению, которая возникает вследствие деформации шин и дороги и трения шин о дорогу.

    Сила сопротивления качению равна произведению полного веса автомобиля на коэффициент сопротивления качению шин, который зависит от давления воздуха в шинах и качества дорожного покрытия. Вот- некоторые значения коэффициента сопротивления качению шин:

    • для асфальтобетонного покрытия— 0,014—0,020
    • для гравийного покрытия—0,02—0,025
    • для песка—0,1—0,3

    Автомобильная дорога состоит из чередующихся между собой подъемов и спусков и редко имеет горизонтальные участки большой длины.

    При движении на подъем автомобиль испытывает дополнитель­ное сопротивление, которое зависит от угла наклона дороги к гори­зонту. Сопротивление подъему тем больше, чем больше вес автомобиля и угол наклона дороги. При подъезде к подъему необходимо правильно оценить возможности преодоления подъема. Если подъем непродолжительный, его преодолевают с разгоном автомобиля перед подъемом. Если подъем продолжительный, его преодолевают на пониженной передаче, переключившись на нее у начала подъема.

    При движении автомобиля на спуске сила сопротивления подъему направлена в сторону движения и является движущей силой.

    Часть тяговой силы при разгоне затрачивается на ускорение вращающихся масс, главным образом маховика коленчатого вала двигателя и колес автомобиля. Для того чтобы автомобиль начал двигаться с определенной скоростью, ему необходимо преодолеть силу сопротивления разгону, равную произведению массы автомобиля на ускорение. При разгоне автомобиля сила сопротивления разгону направлена в сторону, об­ратную движению. При торможении автомобиля и замедлении его движения эта сила направлена в сторону движения автомобиля. Бывают случаи, когда при резком разгоне груз или пассажиры падают из открытого кузова, с сидений мотоцикла, а при резком торможении пассажиры ударяются о лобовое стекло или о перед­ний борт автомобиля. Для того чтобы таких случаев не было, необходимо, плавно увеличивая частоту вращения коленчатого вала двигателя, преодолевать силу сопротивления разгону и плавно осу­ществлять торможение автомобиля.


    На автомобиль, как и на любое другое тело, действует сила тяжести, направленная вертикально вниз. Центром тяжести автомобиля называют такую точку автомобиля, от которой вес автомобиля распределяется равномерно во всех направлениях. У автомобиля центр тяжести располагается между передней и задней осью на высоте около 0,6 м для легковых и 0,7—1,0 м для гру­зовых. Чем ниже расположен центр тяжести, тем устойчивее авто­мобиль против опрокидывания. При загрузке автомобиля грузом центр тяжести поднимается у легковых автомобилей примерно на 0,3—0,4 м, а у грузовых на 0,5 м и более в зависимости от рода груза. При неравномерном укладывании груза центр тяжести может также сместиться вперед, назад или в сторону, при этом будут нарушаться устойчивость автомобиля и легкость управления.

    Вперед
    Надежность автомобиля и ее основные характеристики

    Назад
    Камера заднего вида

    Практические Neodymium Магнит Сильный Раунд 260lbs Тяговая сила реки Рыбалка Магнитный Eyebolt

    Сильный неодимовый магнит раунд 260 фунтов, потянув силы Река Рыбалка магнитные рым-болт

    Технические характеристики:
    Размер: 0.47 дюймов (12 мм) x 0.23 дюймов (6 мм).
    Материал: Сильный магнит стали
    Размер:(Необязательный)
    D10: Диаметр 10 мм, высота 34.5 мм
    D12: Диаметр 12 мм, высота 34.5 мм
    D16: Диаметр 16 мм, высота 36.0 мм
    D20: Диаметр 20 мм, высота 37.8 мм
    Покрытие: Ni-Cu-Ni
    Тяговое усилие:Как фотография шоу
    Цвет: Серебро
    Количество:1 PC

    Описание:
    1. Этот промысел магнит состоит из супер сильным неодимового магнита внутри хром покрытием стали Кубок, который концентрируется магнитная сила дать этому почти непревзойденный 260 фунтов холдинга мощность.
    2. Высокопрочная конструкция этой функции магнит женщина резьбовые стали Кубок и резьбовые рым-болт, который крепится непосредственно на Кубок вместо через магнит, так что он может гарантировать использование безопасности.
    3. Отлично подходит для тратить время с семьи изучает то, что могут быть найдены в реки, озера или где-либо еще.

    Feaature:
    1. Сильные магнитные с сталь и неодимовым магнитом.
    2. Можно поглощать в любых местах, где у металла повесить предметы.
    3. Шкафчик потока настоятельно рекомендуется для рыбалки магнит держать рым-болт от бэк.
    4. Ni Cu Ni Тройной слой покрытием. Блестящие и ржавчине покрытием стали Кубок обеспечивает защиту для магнита и помогает предотвратить зазубрин или растрескивания.
    5. Великая для спасенных различных железо containning никеля материала подводных и хорошие идеи для магнит рыбалка, лифтинг, висит, извлечения приложений.
    6. Получайте удовольствие для поиска предметов, как рым-болт, винты, Крюки, крепеж и так далее в вашем склад гараже или дворе.

    Предупреждение:
    Не позволяйте детям играть. Пожалуйста держите вдали от что-то чувствительны к магнитным полям.
    Мощная магнитная сила является только сосредоточены в нижней части, другие три стороны защищены стальной чашки, которые почти не магнитные силы и магнитные силы, эквивалентной 10 раз на том же магнита силой.
    включает в себя:
    1 x раунд неодимовый магнит
    Спасибо!

    Тип товара: Магнитные материалы

    Формула силы тяги в физике

    Содержание:

    В том случае, если тело при перемещении имеет ускорение, то на него кроме всех прочих обязательно действует некоторая сила, которая является
    силой тяги в рассматриваемый момент времени. В действительности, если тело движется прямолинейно и с постоянной скоростью, то сила тяги также
    действует, так как тело должно преодолевать силы сопротивления. Обычно силу тяги находят, рассматривая силы, действующие на тело, находя
    равнодействующую и применяя второй закон Ньютона. Жестко определенной формулы для силы тяги не существует.

    Не следует считать, что сила тяги, например, транспортного средства действует со стороны двигателя, так как внутренние силы не могут менять
    скорость системы как единого целого, что входило бы в противоречие с законом сохранения импульса. Однако следует отметить, что для получения у
    силы трения покоя необходимого направления, мотор вращает колеса, колеса «цепляются за дорогу» и порождается сила тяги. Теоретически было бы
    возможно не использовать понятие «сила тяги», а говорить о силе трения покоя или силе реакции воздуха. {3}(H)$$

    Ответ. FT=2,98 кН

    Слишком сложно?

    Формула силы тяги не по зубам? Тебе ответит эксперт через 10 минут!

    Пример

    Задание. На гладкой горизонтальной поверхности лежит доска массой M. На доске находится тело массы m.
    Коэффициент трения тела о доску равен $\mu$ . К доске
    приложена сила горизонтальная сила тяги, которая зависит от времени как: F=At (где A=const). В какой момент
    времени доска начнет выскальзывать из-под тела?

    Решение. Сделаем рисунок.

    Для решения задачи нам потребуются проекции сил на осиX и Y, которые отличны от нуля. Для тела массы m:

    $$
    \begin{array}{c}
    X: m a_{1}=F_{t r}(2.1) \\
    Y: m g=N(2.2) \\
    F_{t r}=\mu N=\mu m g \rightarrow m a_{1}=\mu m g \rightarrow a_{1}=\mu g(2.3)
    \end{array}
    $$

    Для тела массы M:

    $$M a_{2}=F-F_{t r} \rightarrow M a_{2}=A t-F_{t r} \rightarrow a_{2}=\frac{A t-F_{t r}}{M}(2.2)$$

    Обозначим момент времени, в который доска начнет выскальзывать из-под тела t0, тогда

    $$\mu g=\frac{A t_{0}-\mu m g}{M} \rightarrow t_{0}=\frac{m+M}{A} \mu g$$

    Ответ. $t_{0}=\frac{m+M}{A} \mu g$

    Читать дальше: Формула силы упругости.

    Лучшие тяжелоатлеты животного мира и их рекорды

    • Элла Дэвис
    • BBC Earth

    Автор фото, NAturepl.com

    Глядя на спортсменов-тяжелоатлетов, мы удивляемся тому, насколько большие веса они могут поднимать. Однако природа создала животных, демонстрирующих еще более поразительные чудеса силы, и именно о них рассказывает обозреватель BBC Earth.

    Пол Андерсон был одним из самых сильных мужчин в истории человечества. Он мог унести на спине восемь человек и одним ударом пробивал гвоздем насквозь две доски.

    Говорят, что в 1957 году Андерсон поднял на спину груз массой 2,8 тонны. Какое-то время это достижение считалось мировым рекордом, но впоследствии его аннулировали из-за отсутствия доказательств.

    Хотя некоторые спортсмены и подбирались довольно близко, превзойти рекорд Андерсона не удалось никому. По крайней мере, человеку.

    Тем не менее в природе есть и другие живые существа, которые могут похвастаться недюжинной силой.

    Для транспортировки различных грузов люди уже очень давно используют вьючных животных.

    Автор фото, NAturepl.com

    Подпись к фото,

    Шайрская лошадь (английский тяжеловоз) — одна из самых сильных

    На Западе этот метод перевозки тяжестей по пересеченной местности был известен еще в каменном веке.

    В исследовании, датированном 2008 годом, говорится, что лошадям легких пород следует носить грузы, не превышающие 20% от массы их тела. А вот тяжелых лошадей специально вывели для того, чтобы пользоваться их силой.

    Путем отбора были созданы такие породы, как шайрская и клейдесдальская. Из-за удивительной тягловой силы этих лошадей называют тяжеловозами.

    Они сыграли немалую роль в промышленной революции, сначала тягая телеги и повозки, а затем — баржи и вагоны с материалами для строительства железных дорог.

    И даже когда появились паровые двигатели, их мощность сравнивали с тягловой силой лошади.

    Автор фото, NAturepl.com

    Подпись к фото,

    Шайрских лошадей уже давно используют для перевозки тяжелых грузов

    Понятие «лошадиная сила» придумал шотландский инженер Джеймс Уатт, наблюдая за работой лошади на мельнице в пивоварне. Он подсчитал, что за минуту лошадь поднимает груз массой 15 тонн на высоту 30 см.

    Некоторые считают, что средняя лошадь все же обладает меньшей силой, однако авторы исследования 1993 года под названием Horsepower from a horse пришли к выводу, что Уатт был близок к истине.

    Как бы то ни было, эта единица измерения прижилась и до сих пор используется для обозначения мощности двигателей.

    Тяжеловозы до сих пор работают на некоторых традиционных пивоварнях, перевозя повозки; кроме того, их очень любят туристы. Их труд также применяется в лесном хозяйстве, так как они причиняют окружающей среде намного меньший вред, чем тяжелая техника.

    «Строение скелета и мышц у шайров такое же, как и у всех других лошадей», — говорит Энджела Уайтуэй из Общества шайрской лошади, г. Маркет Харборо, Великобритания.

    «Тем не менее считается, что если у лошади задние ноги расположены ближе друг к другу, она может эффективнее использовать их силу, чем лошадь с широко разведенными задними ногами», — поясняет она.

    По словам Уайтуэй, считается, что рабочие шайрские лошади могут без труда тащить груз, в два раза превышающий массу их тела.

    Это означает, что средняя лошадь массой в одну тонну может тащить две тонны груза.

    Это впечатляет, но другие животные способны даже на большее.

    Автор фото, NAturepl.com

    Подпись к фото,

    Азиатских слонов (Elephas maximus) используют на лесозаготовках

    На Востоке на протяжении нескольких тысячелетий для транспортировки людей и товаров используют азиатских слонов.

    Исторически они играют очень важную роль в лесозаготовительной промышленности, помогая перевозить тяжелые бревна по густым зарослям джунглей.

    По данным Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН, среднестатистический слон, работающий на лесозаготовке в Шри-Ланке, за день перевозит от 3 до 4 тонн древесины.

    Джон Хатчинсон из Королевского ветеринарного колледжа в Лондоне, изучил, как передвигается азиатский слон. Он считает, что его сила обусловлена несколькими особенностями.

    У многих животных масса скелета не превышает 10% от массы тела, однако у слонов этот показатель достигает 20%. Это означает, что их скелет обладает высокой прочностью.

    Кроме того, по словам Хатчинсона, конечности у слонов прямые, что позволяет им противостоять силе притяжения и служить надежной опорой не только для тела слона, но и для находящегося на нем груза.

    А еще у слонов есть такой уникальный орган, как хобот. В нем нет костей и хрящей, но зато есть до 150 000 пучков мышечных волокон.

    Это универсальное приспособление помогает слонам общаться на расстоянии, срывать с деревьев отдельные веточки, поддерживать социальные связи и поднимать тяжелые грузы.

    Как и в случае с силовыми рекордами у людей, определить максимальный вес, поднятый слоном, довольно трудно. Тем не менее считается, что крупный взрослый самец способен поднять до 300 кг только при помощи хобота.

    Африканские слоны в среднем весят на тонну больше, чем азиатские, и поэтому могут быть еще сильнее.

    Автор фото, NAturepl.com

    Подпись к фото,

    Азиатские муравьи-портные (Oecophylla smaragdina)

    Если принимать в расчет только массу поднимаемого груза, слоны вполне могут претендовать на звание самых сильных животных на планете. Понятное дело, что их размер также очень велик.

    На самом деле сильнейшими животными вполне могут оказаться самые маленькие.

    Муравьи давно известны как выдающиеся тяжелоатлеты животного мира. Способности у разных видов могут отличаться, однако некоторые могут поднимать груз, масса которого от 10 до 50 раз превышает массу тела.

    В 2010 году ученым из Кембриджского университета удалось сфотографировать азиатского муравья-портного, поднимающего груз в 100 раз больше массы своего тела.

    В то время как люди полагаются на силу мышц спины, а слоны — на хобот, муравьи поднимают тяжести при помощи своих мощных челюстей.

    У муравья рода Odontomachus челюстные мышцы настолько сильные, что он может взлететь в воздух, просто резко сомкнув челюсти и оттолкнувшись ими от земли.

    Талант к поднятию тяжестей есть и у другой группы насекомых — жуков.

    Автор фото, NAturepl.com

    Подпись к фото,

    Жук-геркулес (Dynastes hercules)

    От насекомого, названного в честь древнегреческого полубога Геркулеса, вполне можно было бы ожидать богатырской силы.

    Однако распространенный миф о том, что жук-геркулес (Dynastes hercules) может поднять груз, в 850 раз превышающий массу его тела, так же бездоказателен, как и упомянутый нами в начале этой статьи рекорд Пола Андерсона.

    Жук-геркулес относится к группе насекомых, известных как жуки-носороги. Специалист в области изучения передвижения животных Роджер Крам из Университета Колорадо в Боулдере решил выяснить правду и провел эксперимент с участием другого вида жуков-носорогов.

    Он обнаружил, что они могли носить грузы лишь в 100 раз больше массы их тела.

    В 2010 году звание самого сильного в мире жука перешло к другому виду.

    Известно, что многим выдающимся спортсменам из рода человеческого до того, как они прославились, приходилось жить в очень скромных условиях.

    То же самое можно сказать о жуке под названием калоед-бык (Onthophagus taurus). Среда его обитания малопривлекательна — это навоз.

    Тем не менее этот жук может поднимать груз, в 1141 раз превышающий массу его тела.

    Роб Кнелл из Лондонского университета королевы Марии обнаружил эту способность навозных жуков, изучая их тактики размножения.

    Особи мужского пола при помощи рогов борются с соперниками, выгоняя их из тоннелей подальше от самок.

    С учетом размеров тела конкуренцию рогатому навозному жуку может составить только панцирный клещ (Archegozetes longisetosus), микроскопическое насекомое массой всего 100 мкг, живущее в лесной почве.

    В 2007 году исследователи обнаружили, что он может удерживать груз, в 1180 раз превышающий массу его тела, и тащить груз, в 540 раз превышающий массу его тела, при помощи своих лапок.

    Выдающуюся силу этих крошечных существ легко объяснить с точки зрения физики.

    Автор фото, NAturepl.com

    Подпись к фото,

    Калоед-бык (Onthophagus taurus), навозный жук

    Галилео Галилей, ученый-первопроходец во многих областях знания, в своей книге «Две новые науки», вышедшей в 1638 году, писал, что небольшие животные пропорционально сильнее и выносливее, чем крупные, и был прав. Все дело в отношении силы к массе.

    У крупного животного больше мышц, но существенная часть его силы уходит на поддержание собственной массы, и на поднятие дополнительных грузов ее остается немного.

    А у крошечных существ, напротив, тело очень легкое, и поэтому они могут направить оставшуюся силу на поднятие тяжестей.

    Кроме того, в пользу небольших животных играют и некоторые биологические факторы. Например, чем крупнее животное, тем больше энергии ему требуется для поддержания таких функций организма, как дыхание и кровообращение.

    В то же время маленькие насекомые вроде жуков могут тратить больше энергии, полученной из пищи, на построение прочных экзоскелетов, поддерживающих массу лучше, чем мягкие ткани.

    Это означает, что если насекомых, демонстрирующих невероятную пропорциональную силу, увеличить до человеческих размеров, они не смогут сохранить свои способности.

    Автор фото, Thinkstock

    Подпись к фото,

    Чем больше муравей, тем меньше у него шансов сохранить свою знаменитую силу

    При увеличении масса муравья будет возводиться в кубическую степень, а площадь поверхности его мышц (от которой и зависит сила) — лишь в квадратную.

    «Муравей, увеличенный до размеров человека, будет очень слабым, потому что площадь поперечного сечения его лапок увеличится намного меньше, чем объем его тела», — объясняет биолог и обозреватель BBC Earth Клэр Ашер. — Он даже не сможет устоять на ногах».

    «Что еще хуже, он не сможет дышать. Кислород попадает в организм муравья через крошечные отверстия — дыхальца. Если увеличить их пропорционально размеру человека, они будут слишком малы, чтобы обеспечивать организм достаточным количеством кислорода», — добавляет она.

    Эти принципы применимы ко всем животным, так что каждый вид организмов жизнеспособен только в пределах определенных размеров.

    «Ни Кинг-Конг, ни гигантские муравьи убийцы не имеют ничего общего с действительностью», — говорит Ашер.

    Из этого можно сделать вывод, что сильнейшие животные, живущие на планете сегодня, дают нам неплохое представление о силачах-рекордсменах, когда-либо существовавших на Земле.

    Наша планета когда-то была домом для существ, по размеру намного больших, чем слоны. В сравнении с самым крупным динозавром слон показался бы просто крошечным.

    Тем не менее эти огромные создания, скорее всего, не смогли бы поднимать тяжести, намного большие, чем это делают современные слоны.

    По-видимому, сила имеет свои пределы.

    Толчки и притяжения Факты

    Нас окружают силы везде, куда бы мы ни пошли, и почти во всем, что мы делаем.

    Гравитация — это сила, которая удерживает нас на Земле.

    Трение — это сила, которая нагревает вещи.

    Это происходит, когда мы потираем руки друг о друга, и тепло, создаваемое трением, согревает наши руки.

    При толкании и вытягивании используется другая сила, а также давление, которое является силой, приложенной определенным весом.

    Что такое Push and Pull

    • Примером толчка в качестве силы будет толкание на качели. Сила перемещает качели в определенном направлении, и чем сильнее вы толкаете, тем дальше будет качание.
    • Примером тяги в качестве силы может быть открытие двери. Если потянуть за нее легко, дверь не откроется, но если потянуть с большей силой, дверь откроется достаточно. Если вы потянете дверь слишком сильно, она врежется в стену.
    • Пример давления как силы — когда вы давите на кучу винограда.Вес раздавливает их. Когда вы выходите на улицу в снежный день, давление вашего веса оставляет на снегу следы.

    Исаак Ньютон

    Одним из первых ученых, изучавших силу и гравитацию, был Исаак Ньютон .

    Он создал три закона, которые все еще используются сегодня, и они называются «3 закона движения Ньютона »:

    • Тело в движении, вероятно, будет оставаться в движении, тогда как тело, которое находится в состоянии покоя, будет оставаться в движении. отдых.Примером этого может быть кто-то, кто сидит на полу и смотрит телевизор. Они будут продолжать делать это, пока не будет введено движение, чтобы изменить это. В то время как ребенок, играющий на улице, двигается и будет продолжать, пока что-то не остановит его.
    • Если на тело действует сила, она изменяет направление или скорость тела. Примером этого может быть подбежать к футбольному мячу и ударить его ногой. Ваша нога изменила направление и скорость мяча.
    • Для каждой силы и действия существует равное противодействие.Можно использовать тот же пример футбольного мяча. Небольшой удар не сильно переместит его, но сильный удар отправит его на другую сторону поля.

      Исаак Ньютон

    Любой вид или тип силы на самом деле превращается в силу тяги или толчка.

    Другой тип силы — это магнетизм, который может притягивать или отталкивать объект в зависимости от полярных полей.

    Что такое инерция

    Инерция не считается видом силы.

    Все, что имеет массу или вес, автоматически замедляется из-за веса.

    Это инерция.

    Объекты большего размера обладают большей инерцией, и чем больше инерция, тем больше сила, необходимая для их движения.

    Примером может служить сравнение гусеницы со слоном.

    У слона больше инерции.

    Другие типы силы

    Упругие и пружины также являются видами силы.

    Когда вы надавите на них, они будут сопротивляться, однако они отскочат назад с той же силой, которую вы приложили к ним.

    Если вы хотите увидеть это в действии, возьмите детскую игрушку «Слинки» и поместите ее наверху лестницы.

    Когда вы нажимаете и отправляете его вниз по лестнице, сила постоянно сжимается и расширяется, так что он «спускается» по лестнице.

    Сжатие и сжатие равны той же силе, которую вы изначально приложили к нему.

    Это также пример толкающей и тянущей силы, возникающей между пружинами.

    Кластеры динеин – динактин – NuMA генерируют кортикальные тянущие силы за веретено в виде ансамбля нескольких рук

    Существенные изменения:

    Экспериментальный:

    Рецензенты запрашивают две части экспериментальных данных.Если возможно, необходимо решить первую проблему. Второй вариант явно добавил бы к статье, но рецензент оставляет на ваше усмотрение, хотите ли вы включить его — если нет, тогда вам следует ответить на вопросы рецензентов.

    1) Большинство представленных экспериментов проводятся на фоне без звука LGN, поэтому кажется, что тянущие силы не требуют ни LGN, ни Gαi. Для полноты картины было бы полезно показать уровни LGN в конце экспериментов, то есть через 72 часа после обработки миРНК, и в то же время протестировать эффект удаления Gαi.

    Мы провели вестерн-блоттинг, чтобы продемонстрировать снижение уровня белка LGN после обработки миРНК. Эти данные теперь включены в рисунок 1 — приложение к рисунку 1H. Кроме того, мы провели светоиндуцированное нацеливание на NuMA на фоне без звука Gαi (1 + 2 + 3). Веретено метафазы было смещено в сторону освещенной светом области в 71,4% клеток (n = 7), как и в клетках, истощенных по LGN. Эти данные теперь включены в рисунок 1 — приложение к рисунку 2E-F. Взятые вместе, эти результаты показывают, что кортикальные тянущие силы не требуют LGN или Gαi в нашей оптогенетической системе.

    2) Рекрутирование динеин-динактина требует веретенообразного мотива в N-концевой области NuMA. Это интригующее открытие, которое предполагает механистическое сходство между функционально разнообразными адаптерами динеина. Однако авт. Также показывают, что N-терминальная область NuMA недостаточна для генерации кортикальных сил. Это поднимает вопрос, насколько хорошо N-концевой регион NuMA действительно активирует динеин. Для сравнения было бы интересно проверить, достаточно ли нацеливания на кортикальную N-концевую область BICD2, которая надежно активирует динеин-динактиновую подвижность in vitro и in vivo, для генерации силы в этом анализе.

    Мы клонировали N-концевую область BICD2 человека (1-400 аминокислотных остатков) и сгенерировали линию клеток, которая условно экспрессирует BICD2-N-RFP-Nano в присутствии Dox. Неожиданно, индуцированного светом нацеливания конструкции BICD2-N оказалось недостаточно для рекрутирования динеина (DHC-SNAP) в кору митотических клеток (n = 10), хотя конструкция BICD2-N была способна частично рекрутировать динеин на плазматическую мембрану. в интерфазе (n = 5/8 ячеек) (см. изображение ответа автора 1). Эти результаты предполагают, что взаимодействие между динеином и BICD2-N происходит во время клеточного цикла, и, таким образом, нацеливание на BICD2-N не является возможным способом разделения генерации силы на основе динеина во время митоза.По этим причинам мы не включили эти данные в исправленную рукопись.

    Альтернативно, чтобы понять, требуют ли индуцированные светом комплексы NuMA-dynein активность динеина для смещения веретена, мы проанализировали влияние ciliobrevin D на генерацию силы. Этот препарат ингибирует динеин-зависимое скольжение микротрубочек и активность АТФазы, но не ассоциацию между АДФ-связанным динеином и микротрубочками in vitro (Firestone et al., 2012). В клетках HCT116 мы обнаружили, что обработка цилиобревином D в интерфазе вызывала митотические фенотипы, включая смещение хромосом, подобное деградации динеина (Natsume et al., 2016) при 0,5%, но не 10% условиях культивирования FBS (Рисунок 3 — рисунок в приложении 1B-D), что согласуется с предыдущими отчетами (Firestone et al., 2012). Затем мы добавили цилиобревин D в клетки с задержкой метафазы. Хотя для поддержания биполярности веретена требуется активность динеина, мы обнаружили, что биполярность веретена сохранялась в течение ~ 30 мин после обработки цилиобревином D и постепенно нарушалась в течение последующих 30-60 мин (Рисунок 3 — приложение к рисунку 1E-G). Таким образом, мы затем попытались выполнить анализ вытягивания шпинделя в течение первых 60 минут в соответствии с процедурой, изображенной на рисунке 3A.В контрольных клетках индуцированное светом нацеливание NuMA смещало веретено в 80% клеток (n = 10, рис. 3B и D). Напротив, веретено не было смещено в 75% обработанных цилиобревином D клеток (n = 12, рис. 3C-D), тогда как динеин обычно рекрутировался в кору клеток, и структура веретена сохранялась во время анализа. Эти результаты предполагают, что индуцированная светом NuMA активирует динеин, и его активность необходима для создания кортикальных сил притяжения. Эти данные теперь включены в рисунок 3A-D и рисунок 3 — дополнение к рисунку 1A-G.

    Мы также выполнили тот же анализ с использованием клеток, экспрессирующих N-концевой фрагмент NuMA (1-705 аминокислот; рис. 4B, C # 3), чтобы проверить, зависит ли асимметричное обогащение полюсов веретена N-концевого фрагмента NuMA (рис. 4F) от динеина. Мероприятия. Однако в условиях культивирования 0,5% FBS N-концевой фрагмент NuMA демонстрирует большую цитоплазматическую агрегацию, которая накапливается вокруг полюсов веретена во время митоза, и не позволяет нам анализировать асимметричное обогащение этого фрагмента полюсами веретена после индуцированного светом кортикального нацеливания.

    В целом, наши результаты показывают, что NuMA не только рекрутирует динеин-динактин в кору митотических клеток, но также активирует динеин в коре клеток, создавая кортикальные тянущие силы. Хотя до сих пор неясно, насколько хорошо N-концевой регион NuMA активирует динеин, мы полагаем, что эти новые добавки являются убедительным доказательством того, что динеин активируется после NuMA-опосредованного рекрутирования кортикального слоя для создания функциональных сил вытягивания веретена.

    Изменения рукописи:

    Рецензенты также определили ряд моментов, которые нуждаются в уточнении, чтобы улучшить рукопись.Я прилагаю их список ниже. Пожалуйста, ответьте на эти вопросы в своем ответе рецензентам и при необходимости внесите в рукопись изменения.

    Рецензент № 1:

    — После добавления таксола наблюдается сильное смещение веретена (рис. 2). Это удивительно, учитывая связывание концевых микротрубочек кластерами NuMA, предложенное авторами, которое требует укорочения микротрубочек, чтобы тянуть веретено к коре. Авторы должны прокомментировать, насколько результат таксола совместим с их моделью.

    В обработанных таксолом клетках скорость движения веретена была ниже, чем наблюдаемая в контрольных клетках (рис. 2I), предполагая, что деполимеризация астральных микротрубочек также может вносить вклад в генерацию силы, как описано в модели. Конечно, эта пониженная скорость может быть вызвана другими причинами, такими как кортикальный толчок стабилизированными астральными микротрубочками. Таким образом, мы добавили комментарии к исправленной рукописи, как описано ниже.

    «В этих обработанных таксолом клетках скорость движения веретена была ниже, чем наблюдаемая в контрольных клетках (рис. 2F-I), что позволяет предположить, что деполимеризация астральных микротрубочек также может способствовать генерации силы, хотя снижение скорости может быть вызвано альтернативно кортикальным толчком стабилизированных астральных микротрубочек.”

    — Авт. Показывают, что прямое нацеливание динеина на кору (что также приводит к рекрутированию динактина) само по себе недостаточно для генерации кортикальных сил притяжения и что генерация кортикальных сил требует второго связывающего микротрубочки домена NuMA. Эти результаты согласуются с результатами Seldin, Muroyama и Lechler (2016), которые показали, что активность NuMA по связыванию микротрубочек необходима для позиционирования митотического веретена в культивируемых кератиноцитах мыши и эпидермисе.Авторы должны прямо признать это.

    Теперь мы процитировали эту статью следующим образом:

    «… прямое связывание NuMA с астральными микротрубочками может генерировать кооперативные силы параллельно с привлечением динеин-динактина, как недавно было предложено Seldin et al. (Селдин, Мурояма и Лехлер, 2016 г.) ».

    Кроме того, мы добавили комментарии о том, почему NuMA Δex24, который соответствует мутанту NuMAΔex22 мыши, используемому в работе Seldin et al. бумага, по-прежнему может создавать тянущие силы в нашем анализе следующим образом.

    «Поскольку соответствующий мутант NuMA Δex22 мыши обнаруживает дефект ориентации веретена в кератиноцитах мыши и эпидермисе (Seldin et al., 2016), эта область может играть определенную роль в разных типах клеток. В качестве альтернативы, слабые дефекты в мутанте NuMA Δex24 могут быть подавлены путем нацеливания на повышенные уровни кортикального NuMA Δex24 в этом анализе ».

    — Для генерации кортикальных сил натяжения требуется центральная область спиральной спирали NuMA. Это контрастирует с наблюдением, что одна и та же область NuMA не обязательна для фокусировки полюса веретена, как показано Hueschen et al.(2017). Контекстно-зависимое требование для центральной области спиральной катушки NuMA интересно и должно быть прокомментировано.

    Мы ценим этот комментарий. Следующие предложения теперь включены в обсуждение:

    «Интересно, что фокусировка полюса веретена требует как C-терминального минус-конца связывания NuMA, так и N-концевого модуля связывания динеин-динактин, но не его центральной длинной спиральной спирали (Hueschen et al., 2017). В то время как комплексы NuMA-динеин генерируют активные силы внутри клеток, многочисленные модули NuMA, по-видимому, используются по-разному в зависимости от контекста.”

    — Генерация кортикальных сил притяжения требует кластеризации NuMA в коре головного мозга, которая опосредуется высококонсервативным участком в C-концевой области NuMA. Это, пожалуй, самый важный вывод этого исследования, и он предлагает механизм, подобный тому, который используется кинетохорой, где сосредоточены множественные активности связывания микротрубочек для стабильного прикрепления на конце. Авторам следует прояснить следующие моменты: происходит ли кластеризация NuMA независимо от астральных микротрубочек?

    Фрагмент GFP-NuMA-C 3A показывает точечные сигналы в блокированных нокодазолом клетках (рис. 6B).Кроме того, NuMA образует олигомеры in vitro (Harborth et al., 1999). Таким образом, мы полагаем, что NuMA может образовывать кластеры независимо от астральных микротрубочек. Теперь мы добавили (+ нокодазол) на фиг. 6В. Однако мы не можем исключить возможность того, что астральные микротрубочки способствуют кластеризации NuMA в клетках. Теперь мы включили в Обсуждение следующее предложение:

    «Альтернативно, связывание комплекса DDN с астральными микротрубочками также может способствовать формированию кластеров в коре клетки».

    В модели (рис. 7D) LGN объединяет кластеры с NuMA — но есть ли этому доказательства?

    Мы создали линию клеток HCT116 с двойным нокаутом NuMA-mACF и SNAP-LGN и визуализировали как NuMA, так и LGN.Мы обнаружили, что LGN также отображает точечные корковые сигналы, наблюдаемые в клетках Rpe1 (Рисунок S4b в Kiyomitsu and Cheeseman, 2012). Теперь мы включили эти данные в рисунок 7 — приложение к рисунку 1С.

    — Рис. 4C: количество клеток, исследованных в анализе «смещения веретена» для фрагментов NuMA № 3 и № 6, слишком мало (2 и 3, соответственно).

    Теперь мы повторили этот эксперимент с использованием клеточной линии NuMA # 3 и увеличили количество клеток до 7 в анализе смещения веретена.Вместе с результатами конструкции NuMA # 2 (n = 14) эти данные показывают, что N-концевой фрагмент NuMA недостаточен для смещения веретена. Для линии клеток NuMA # 6 мы изменили это значение на n.d. (не определено) на фиг. 4C из-за малого количества ячеек.

    Рецензент № 2:

    — Система, индуцированная светом, принятая в статье, позволяет локально рекрутировать NuMA-RFP-Nano (или Dynein-RFP-Nano) в кортекс путем гетеродимеризации слитых белков с активированным мембраносвязанным iLID.Известно, что кортикальные уровни NuMA имеют решающее значение в определении степени тянущего усилия веретена. Каковы уровни NuMA-RFP-Nano и Dynein-RFP-Nano, рекрутируемых в коре при световой индукции, по сравнению с уровнями эндогенных кортикальных NuMA и динеина в метафазе?

    Хотя мы количественно определили уровень NuMA-RFP-Nano и DHC-SNAP на предыдущем рисунке 1 — приложение к рисунку 1, мы не описали эти данные четко. Опишем эти данные следующим образом.

    «Уровень индуцированного светом кортикального NuMA примерно в 3 раза выше, чем эндогенного NuMA в метафазе, но аналогичен таковому в анафазе (Рисунок 1 — приложение к рисунку 1I-J).”

    Уровень кортикального Nano-mCherry-DHC также количественно определен на Рисунке 3G. Этот уровень Nano-mCherry-DHC выше, чем уровень эндогенного SNAP-DHC на рисунке 1C, что позволяет предположить, что нарушение генерации силы за счет нацеливания светоиндуцированного динеина не связано с более низким уровнем кортикального динеина.

    Кроме того, на Рисунке 1B-F авторы показывают, что освещения крошечной части коры достаточно, чтобы задействовать расширенные кортикальные серпы NuMA. Как авторы объясняют это расширенное кортикальное распределение NuMA на молекулярном уровне?

    Одной из причин освещения небольшой области, способствующей образованию серпа, является диффузия комплекса NuMA-RFP-Nano / Mem-BFP-iLID на плазматической мембране.Эти комплексы могут перемещаться примерно на 5 мкм в течение 60 секунд, если для расчета используется константа диффузии (D = 0,1 мкм 2 / сек) для типичного мембраносвязанного белка. Кроме того, на такое освещение могут влиять технические причины, связанные с оптикой. В принципе, лазер фокусируется и освещается в определенной области фокальной плоскости с максимальной мощностью. Однако лазер проникает и в его вертикальную область на большую ширину. Поскольку митотические клетки имеют круглую форму по сравнению с интерфазными клетками, такое более широкое вертикальное освещение может стимулировать их вертикальную область и вызывать более широкое распределение NuMA-RFP-Nano в фокальной плоскости после диффузии.Другие причины, такие как рассеяние света неизвестными клеточными компонентами, также могут вызывать более широкое освещение. Тем не менее, эндогенный NuMA и динеин обычно проходят вдоль коры клеток, как показано на рисунке 1B слева. Таким образом, мы считаем, что расширенное кортикальное распределение NuMA сходно с его естественной локализацией и подходит для оценки его способности к генерации кортикальных сил.

    — На рис. 4 авторы конструируют RFP-Nano NuMA фрагменты и проверяют их способность рекрутировать динеин в кортекс и позиционировать веретено.В качестве положительного контроля они используют NuMA-Δ-NLS, объясняя, что он не димеризуется с эндогенным NuMA. Могут ли авторы объяснить, почему удаление NLS предотвращает димеризацию?

    Мы удалили NLS, чтобы пространственно отделить экзогенно экспрессируемые конструкции NuMA от эндогенного NuMA, который преимущественно локализуется в ядре в интерфазных клетках. Фактически, на основе нашего протокола синхронизированной экспрессии, как описано на рисунке 4 — рисунок в приложении 1B, экзогенно экспрессируемые конструкции NuMA локализованы в цитоплазме до высвобождения G2 (через 68 часов) и отделены от эндогенного NuMA в ядре, что позволяет предположить, что подавляющее большинство экзогенно экспрессируемых мутантов NuMA образуют гомодимеры через свою спиральную спираль в цитоплазме, но не с эндогенным NuMA.Теперь включены следующие предложения:

    «NLS был удален для уменьшения димеризации с эндогенным NuMA путем пространственного разделения экзогенно экспрессируемых конструкций от эндогенного NuMA, локализованного в ядре, перед высвобождением G2».

    — Главное открытие рукописи — идентификация кортикальных кластеров NuMA / Dynein, которые необходимы для астральных сил притяжения МТ. Критический вопрос заключается в том, в какой степени на кластеризацию может повлиять белковая инженерия, используемая для визуализации и локализации белков.

    В представленных экспериментах уровни NuMA в коре, по-видимому, значительно различаются в зависимости от конструкции (см. Рисунок 4 и Рисунок 5). Кроме того, на рисунке 5 — добавление к рисунку 1 авторы сообщают, что конструкция 1-1985 имеет тенденцию к агрегированию в коре головного мозга. Могут ли авторы прокомментировать специфичность точечного рисунка, который они видят, то есть являются ли конструкции стабильными и растворимыми? Одно соображение, которое приходит мне на ум, заключается в том, что участки остатков 5A-2 и 5A-3 NuMA, которые отвечают за кластеризацию, соответствуют гидрофобным остаткам, которые могут участвовать во внутримолекулярных взаимодействиях, поддерживая стабильность белка.Следует отметить, что по некоторым причинам пунктирный узор не кажется очевидным на рисунке 1.

    В настоящее время у нас нет данных относительно стабильности и растворимости каждой конструкции NuMA. Чтобы ответить на этот вопрос, будущая работа будет необходима, чтобы выразить эти конструкции in vitro и проанализировать их структурные и биохимические свойства, что, по нашему мнению, выходит за рамки данного исследования. Что касается точечного рисунка, то более мелкие конструкции, такие как NuMA-C, показывают более видимые точечные сигналы.Хотя мы неоднократно наблюдаем точечные сигналы для полноразмерного NuMA, трудно распознать четкие точки, как для NuMA-C. Это может указывать на динамическую сборку и / или реорганизацию кластеров NuMA в дополнение к их латеральной диффузии в коре клеток. Альтернативно NuMA-C может образовывать дополнительную олигомерную структуру. Теперь мы включили следующее предложение в раздел результатов.

    «… мы обнаружили, что конструкции NuMA, содержащие его C-концевую область, отображают точечные корковые сигналы, которые, как правило, более очевидны в более мелких конструкциях (например,грамм. Рисунок 5H-I) ».

    В том же направлении, на Рисунке 6B и Рисунке 6 — добавлении рисунка 1C, авторы используют мутант GFP-NuMA-C-3A, который локализуется в коре головного мозга, поскольку у него отсутствуют сайты ингибирующего фосфорилирования cdk1. На фоне дикого типа эта конструкция должна быть задействована на мембране с помощью LGN. Видна ли пунктирная структура GFP-NuMA-C при рекрутировании кортикального слоя LGN?

    Хотя NuMA-C содержит связывающий домен LGN, GFP-NuMA-C WT с трудом обнаруживается в коре метафазных клеток (см. Рис. 1F и 1G в Kiyomitsu and Cheeseman, 2013), что позволяет предположить, что NuMA-C недостаточно для взаимодействия с LGN.Фактически, LGN не был обнаружен как связывающие белки GFP-NuMA-C 3A в нашем предыдущем масс-спектрометрическом анализе (Kiyomitsu and Cheeseman, 2013) и не обязателен для формирования точечного сигнала GFP-NuMA-C-3A (рис. 2C на рис. Киёмицу и Чизмен, 2013).

    На рис. 6 — приложение к рисунку 1С авторы показывают, что пунктированный паттерн NuMA-3A интеркалирует с кортикальным паттерном актина. Это интересное наблюдение, могут ли авторы это прокомментировать?

    Мы ценим этот комментарий.К тексту добавлены следующие комментарии:

    «Интересно, что точечные паттерны NuMA-C 3A интеркалированы с кортикальной локализацией актина и все еще существуют после разрушения актина (Рисунок 6 — рисунок в приложении 1C). Эти результаты предполагают, что C-концевой фрагмент NuMA самосборится на мембране независимо от его кортикальных партнеров по связыванию и актинового цитоскелета ».

    — Одна из проблем, связанных с идеей кластеров NuMA, связана с молекулярными событиями, лежащими в основе их образования в физиологических условиях.Авторы идентифицируют остатки NuMA, ответственные за кластеризацию: думают ли они, что эти остатки опосредуют самоолигомеризацию NuMA? В экспериментах на фиг. 7B и фиг. 7 — приложение к фигуре 1F, в котором эндогенная NuMA заменена полноразмерной NuMA либо дикого типа, либо 5A-3, кластеризация коры не кажется очень очевидной.

    В физиологических условиях сигналы NuMA коры головного мозга в метафазе слабые, и поэтому их трудно увидеть точечные сигналы, особенно когда NuMA визуализировалась с помощью менее интенсивной mCherry.Однако, когда мы визуализируем эндогенный NuMA с помощью более яркого mClover, мы неоднократно наблюдали четкие точечные сигналы NuMA, как показано на рисунке 7 — приложение к рисунку 1B-C. Поскольку мы думаем, что эти остатки опосредуют самоолигомеризацию NuMA, в будущей работе мы проведем реконструкцию NuMA и отобранных мутантов in vitro для визуализации их структуры, как описано Harborth et al., 1999. Однако эта работа выходит за рамки настоящей статьи.

    — В Обсуждении авторы предполагают, что кластеризация NuMA работает в сети DDN, чтобы способствовать присоединению астральных микротрубочек к коре головного мозга на конце.Насколько мне известно, не было предоставлено убедительных доказательств наличия конечной привязанности в этом процессе. Эта модель, хотя и возможна, имеет тенденцию отражать то, что известно о прикреплении микротрубочек к кинетохорам. Таким образом, при отсутствии конкретных доказательств, может быть предпочтительнее преуменьшить значение модели.

    Анализируя динамику EB3 и тубулина, Kozlowski et al., Продемонстрировали, что концы астральных микротрубочек имеют тенденцию взаимодействовать с корой клетки через конфигурацию конца в C.elegans эмбрионов. Аналогичные результаты были получены в метафазных клетках человека Samora et al. и Kwon et al. Таким образом, мы предполагаем, что кончики астральных микротрубочек захватываются кортикальными механизмами, генерирующими силу, как конечная конфигурация. Однако, как предположил обозреватель, все еще неясно, как кластеры DDN взаимодействуют с плюс-концами астральных микротрубочек по сравнению с более продвинутым пониманием взаимодействий с положительным концом на кинетохорах. Таким образом, согласно предложению, мы изменили формулировку нашей модели, чтобы обеспечить осторожность, как указано ниже, и подчеркнули, что кольцевая структура для кластера NuMA является воображаемой структурой, основанной на Harborth et al., на рисунке 7 — рисунок в приложении 1G.

    «… а астральные микротрубочки имеют тенденцию взаимодействовать с корой клеток через концевую конфигурацию в преанафазных клетках (Козловски, Срайко и Неделек, 2007; Квон, Багонис, Данузер и Пеллман, 2015; Самора и др., 2011), есть соблазн предположить, что кластер DDN окружает или частично оборачивает плюс-кончик единственной астральной микротрубочки… »

    «Кольцевая структура для кластера NuMA — это воображаемая структура, основанная на Харборте и др.(Harborth et al., 1999) ».

    Рецензент № 3:

    1) Идея о том, что NuMA может активировать динеин в дополнение к регулированию его локализации, является привлекательной гипотезой, которая была предложена другими, но не была тщательно проверена. Точно так же эта работа не включает прямых данных, связанных с активацией динеина. Авт. Показывают, что Spindly-подобный мотив необходим для рекрутирования dynein, но они не разделяют рекрутирование (локализацию) и активацию. Таким образом, использование в статье терминов, относящихся к активации динеина, может вводить в заблуждение; его следует смягчить и по большей части ограничить Обсуждением.Следует пояснить, что авторы не проверяли, активирует ли NuMA динеин.

    Мы ценим этот комментарий. Чтобы ответить на этот вопрос, мы проверили действие цилиобревина D, ингибитора активности динеина, на смещение веретена, вызванное воздействием света на NuMA. Мы тщательно оптимизировали экспериментальные условия и обнаружили, что обработка цилиобревином D нарушает смещение веретена после нацеливания на кортикальный слой NuMA. Этот результат предполагает, что NuMA активирует динеин.Эти данные теперь включены в рисунок 3A-D и рисунок 3 — дополнение к рисунку 1A-G.

    2) Почему в экспериментах на рисунках 4 и 5 используется NuMA 1-2115 ΔNLS вместо полноразмерного белка? В подразделе «Веретенообразный мотив в NuMA необходим для рекрутирования кортикального динеина, но недостаточен для вытягивания веретена», авторы заявляют, что NLS удаляется, чтобы предотвратить димеризацию с эндогенным белком, но не указывают источник. Считают ли они это правдой и на основании каких опубликованных или неопубликованных данных? Опубликованная работа (e.g., Harborth et al., EMBO 1995) предполагает, что димеризация по-прежнему будет происходить через спиральные катушки NuMA.

    Как также описано выше в ответе рецензенту №2:

    Мы удалили NLS, чтобы пространственно отделить экзогенно экспрессируемые конструкции NuMA от эндогенного NuMA, который преимущественно локализуется в ядре интерфазных клеток. Фактически, на основе нашего протокола синхронизированной экспрессии, как показано на рисунке 4 — рисунок в приложении 1B, экзогенно экспрессируемые конструкции NuMA локализованы в цитоплазме перед высвобождением G2 (через 68 часов) и отделены от эндогенного NuMA в ядре, что свидетельствует о том, что подавляющее большинство экзогенно Экспрессированные мутанты NuMA образуют гомодимеры через спиральную спираль в цитоплазме, но не с эндогенным NuMA.

    «… NLS был удален для устранения димеризации с эндогенным NuMA путем пространственного разделения экзогенно экспрессируемых конструкций от эндогенного NuMA, локализованного в ядре, перед высвобождением G2».

    Кроме того, мы провели эти эксперименты с NLS, содержащим полноразмерный белок. В этом случае экзогенно экспрессируемый NuMA-RFP-Nano накапливался в ядре до G2, но был неспособен эффективно смещать веретено (11,1%, n = 9) во время митоза. Мы думаем, что экзогенно экспрессируемая полноразмерная NuMA образует гетеродимеры с эндогенной NuMA, лишенной RFP-Nano, что приводит к неспособности генерации силы из-за более слабого кортикального закрепления.К тексту добавлены следующие комментарии:

    «Напротив, экзогенно экспрессируемый NLS, содержащий NuMA-RFP-Nano (1-2115), накапливался в ядре до G2, но не мог эффективно смещать веретено (11,1%, n = 9), вероятно, из-за слабого кортикального закрепления гетеродимеризация с эндогенным NuMA без RFP-Nano ».

    3) Соответственно, димеризация с эндогенным NuMA предположительно происходит с усечениями NuMA на рисунках 4 и 5, которые включают часть или всю центральную спиральную катушку.Не могли бы авторы прокомментировать, как эта димеризация может повлиять на их выводы, основанные на этих данных? В качестве одного примера, может ли неспособность фрагмента № 12 отражать неспособность образовывать функциональный димер с эндогенным белком из-за отсутствия большой части центральной спиральной спирали?

    Все конструкции, кроме NuMA-C # 13, локализованы в цитоплазме до выпуска G2 в нашем синхронизированном протоколе. Таким образом, мы полагаем, что эти экзогенно экспрессируемые конструкции пространственно отделены от эндогенного NuMA перед входом в митоз, и, таким образом, большинство экзогенно экспрессируемых NuMA не будет образовывать гетеродимеры с эндогенным NuMA во время митоза.NuMA-C # 13 локализуется в ядре до высвобождения G2, но эта конструкция лишена области coiled-coil, необходимой для димеризации, и поэтому мы думаем, что эта конструкция не димеризуется с эндогенным NuMA.

    4) На рисунках 4C и 5B применение z-теста к данным «да / нет» (не распределенным нормально) с низким «N», вероятно, неуместно. Мы предлагаем использовать фактические расстояния смещения полюсов (в процентах от начального расстояния от полюса до коры головного мозга) для каждого условия, а затем анализировать эти данные с помощью ANOVA (или, по крайней мере, t-теста между контролем (# 1) и каждое условие).Может оказаться полезным проконсультироваться со статистиком.

    В соответствии с этим предложением, мы построили график фактического расстояния смещения шпинделя в процентах от начального расстояния от полюса до коры головного мозга для каждого состояния на рисунке 4 — приложение к рисунку 1J. Поскольку эти образцы не показывают четкого гауссовского распределения, мы выполнили тест Манна-Уитни, который может быть применим для таких образцов с низким N (N> 4). Хотя № 2 и № 11 существенно не отличаются, другие образцы показывают статистическую разницу (p <0.05) по сравнению с контролем (№1). Эти данные теперь включены в рисунок 4 - дополнение к рисунку 1J и упомянуты в легенде рисунка.

    5) Соответственно, прямой отчет о фактических расстояниях смещения полюсов для фрагментов NuMA № 1-14 (рис. 4-5) был бы интересен и важен для интерпретации данных читателем. Эти данные могут быть отображены в виде графиков «согретых пчелами», как, например, на рис. 7C, и они помогут читателю лучше интерпретировать значимость ваших результатов (например, лучше отобразить разницу в степени смещения шпинделя между фрагментом NuMA № 11 ( 3/8) и фрагмент №14 (1/13)).

    Согласно этому предложению, данные теперь включены в рисунок 4 — приложение к рисунку 1J.

    6) На модельном рисунке 7D (и на соответствующем рисунке 7 — приложение к рисунку 1) основные черты мультфильма должны оставаться как можно ближе к тому, что было показано в документе. Если есть ключевые предположения, не подтвержденные данными, следует четко указать, что это предположения. В частности, вопрос о том, образует ли LGN кольцо, не похоже, основано на данных и рисует LGN и C-конец NuMA как более неорганизованный, что может избежать предвзятости читателей в пользу кольцевой модели (в качестве альтернативы, если кольцевая модель поддерживается data, должно быть ясно, какие данные его поддерживают).

    Мы уже отметили, что кольцевая структура является воображаемой на основе Harborth et al., 1999. Кроме того, мы включили модель некольцевой структуры в рисунок 7 — рисунок в приложении 1G. Поскольку мы обнаружили, что LGN также отображает точечные сигналы, такие как NuMA, мы соединили LGN с NuMA. Эти данные теперь включены в рисунок 7 — приложение к рисунку 1С.

    «Кольцевая структура кластера NuMA — это воображаемая структура, основанная на Харборте и др. (Харборт и др., 1999).”

    https://doi.org/10.7554/eLife.36559.027

    Виды сил | Силы

    Поле — это область в пространстве, где объект (с определенными свойствами) будет испытывать силу. Полевые силы — это бесконтактные силы. Бесконтактные силы — это силы, действующие на расстоянии. Они не обязательно должны касаться друг друга. Наиболее распространенные примеры полей:

    Когда мы обсуждали контактные силы, мы говорили о толчках и толчках. Однако с полевыми силами лучше говорить о отталкивании и притяжении .

    Гравитационные силы

    Вы когда-нибудь задумывались, почему вещи падают, а не вверх?

    Вы можете продемонстрировать гравитационный эффект, сбрасывая предметы разной массы с одинаковой высоты. Используйте теннисный мяч и скомканный кусок бумаги (чтобы они были примерно одного размера и формы). Бросьте их с одной высоты и посмотрите, заметят ли учащиеся разницу в том, как они падают.Спросите учащихся, почему они думают, что предметы упали. Что-то их толкает? Или срывая их? Предложите им обсудить друг с другом свои идеи.

    Моделирование, представленное в этой главе, очень полезно изучить, если у вас есть доступ в Интернет. В противном случае поощряйте учащихся общаться с ними в свободное время дома или на своих мобильных телефонах.

    Мы уже сталкивались с гравитацией на Планете Земля и за ее пределами в предыдущих классах.

    Сила, которая заставляет вещи падать на Землю и не дает нам упасть с планеты, — это гравитационная сила . Гравитационные силы существуют между любыми двумя объектами с массой, и они являются силами притяжения (притяжения).

    Ньютон разработал свой Закон всемирного тяготения, описывающий силу притяжения между телами с массой в 1687 году. Работа Ньютона по описанию теории гравитации, возможно, была вдохновлена ​​наблюдением за падением яблока с дерева.

    Строго говоря, когда мы говорим о «гравитации», мы конкретно имеем в виду гравитационную силу притяжения, которая возникает между Землей (или другим небесным телом, таким как планета) и другими объектами, в отличие от гравитационной силы в целом, которая действует между любыми два объекта с массой. Например, мы могли бы называть гравитационную силу, притягивающую объекты к Луне, гравитационной силой, создаваемой Луной.

    Что такое гравитация?

    Гравитационная сила — это сила, притягивающая объекты с массой друг к другу. Любой объект с массой оказывает гравитационную силу на любой другой объект с массой . Земля оказывает гравитационное притяжение на вас, на парты в вашем классе и стулья в вашем классе, удерживая вас на поверхности и не позволяя улететь в космос.

    Гравитация — это сила, поэтому она измеряется в Ньютонах.

    Гравитационная сила Земли притягивает все к центру Земли, поэтому, когда вы роняете такой объект, как книга или яблоко, он падает на землю. Однако знаете ли вы, что вы, ваш стол, стул, падающее яблоко и книга оказывают на Землю равное, но противоположное притяжение? Как вы думаете, почему эти силы на Земле не вызывают заметного движения Земли?



    Земля имеет гораздо большую массу, чем человек или стол, и поэтому она ускоряется на гораздо меньшую величину, даже несмотря на то, что сила, действующая на Землю столом, имеет тот же размер, что и сила, действующая на стол со стороны Земли ( просто в противоположных направлениях).Вот почему Земля не движется заметно.

    Стрелки показывают направление гравитационного поля Земли. Все стрелки указывают на центр Земли, потому что сила гравитации всегда притягивает.

    Моделирование PhET в окне посещения можно использовать для очень простой демонстрации того, как гравитационная сила между двумя объектами увеличивается с массой и уменьшается по мере увеличения расстояния между объектами.Вы можете отключить значения и использовать положение маленьких фигурок, дергающих за веревки, чтобы качественно продемонстрировать взаимосвязь.

    Земля привлекает нас, потому что у нее такая большая масса, и поэтому мы все время тянемся вниз к центру Земли.

    Эти армейские парашютисты только что выпрыгнули из задней части самолета и упали на Землю под действием силы тяжести.

    Чем больше масса объектов, тем больше сила между ними.Это означает, что два небольших объекта будут иметь очень слабое гравитационное притяжение, поэтому оно не окажет заметного влияния. Однако более крупные объекты, такие как Луна и Земля, обладают гораздо большей гравитационной силой.

    Как мы знаем из «Планеты Земля» и «За ее пределами», все планеты в нашей солнечной системе удерживаются на орбите вокруг Солнца за счет гравитационной силы притяжения между Солнцем и планетами.

    В нашей солнечной системе планеты движутся вокруг Солнца.Между Солнцем и планетами, а также между планетами и их лунами существует гравитационная сила притяжения.

    Второй фактор, влияющий на гравитационную силу притяжения между объектами, — это расстояние между ними. Чем дальше объекты друг от друга, тем меньше сила тяжести.

    Между нами и Солнцем существует гравитационная сила притяжения, но мы не замечаем ее, так как мы так далеко друг от друга и очень маленькие.

    Все компоненты нашей Вселенной удерживаются вместе гравитационной силой. В итоге можно сказать:

    • Чем больше масса объектов, тем сильнее гравитационная сила притяжения между ними.

    • Чем ближе объекты друг к другу, тем сильнее гравитационная сила между ними.

    Примечание о падающих предметах

    Полезный способ продемонстрировать гравитацию Земли — это посмотреть на падающие объекты. Ниже приведено дополнительное упражнение, в котором учащиеся бросают различные предметы. Вы можете проголосовать в классе, чтобы узнать, думают ли учащиеся, что яблоко или мешок сахара упадут первыми на землю.(Ответ: они будут одновременно удариться о землю, если сопротивление воздуха будет незначительным.) Очень вероятно, что учащиеся будут иметь предубеждение, что более тяжелые предметы падают быстрее. В настоящий момент не важно, чтобы ответы учащихся были правильными, и не пытайтесь привести их к правильному ответу. Мы надеемся, что они откроют это для себя в следующем эксперименте.

    В этом исследовании учащиеся должны работать в парах. Сначала они одновременно уронят целое яблоко и половину яблока с одной и той же высоты.Затем они будут дальше экспериментировать с шарами разной массы (но одинакового размера) и шарами одинаковой массы (но разного объема). Очень сложно одновременно ронять предметы, чтобы они упали на пол одновременно, поэтому позвольте учащимся повторить эксперимент несколько раз, пока они не будут уверены, что они роняют предметы одновременно. Если им трудно увидеть, какой предмет падает на землю первым, предложите ученикам прислушаться к количеству звуков, которые они слышат — один или два — при ударе предметов.Учащимся может потребоваться повторить это исследование много раз, поскольку оно, скорее всего, противоречит их предубеждениям. Совет по безопасности: вероятно, лучше заранее разрезать яблоки пополам.

    Когда учащиеся закончат свой эксперимент, вы можете продемонстрировать эффекты сопротивления воздуха, уронив молоток и перо. Предложите учащимся проголосовать за то, что произойдет, если вы уроните молоток и перо. Будьте готовы объяснить учащимся, что сопротивление воздуха замедляет падение пера и что если бы не было сопротивления воздуха, они упали бы с одинаковой скоростью и одновременно упали бы на пол.

    ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ВОПРОС: Падают ли разные предметы с одинаковой скоростью?

    ГИПОТЕЗА:

    Как вы думаете, что произойдет?


    Ответ, зависящий от учащегося.

    МАТЕРИАЛЫ И АППАРАТ:

    • молоток
    • перо
    • два шара одинаковой массы, разного объема (по одному на пару)
    • два шара одинакового объема, разной массы (по одному на пару)

    Видео падения перьев и монет в вакууме

    МЕТОД:

    1. Работайте в парах, по очереди выполняя роль человека, который роняет предмет (экспериментатор), и человека, который наблюдает за падающими предметами (наблюдателя).
    2. Заполните столбец «прогноз» в таблице ниже.
    3. Экспериментатор: встаньте на стул или стол и возьмите два шара одинаковой массы, держа один в одной руке, а другой — в другой.
    4. Experimenter: держите два шара перед собой на одной высоте и бросайте их в одно и то же время.
    5. Наблюдатель: обратите внимание, что происходит, в частности, что приземляется первым.
    6. Поменяйте местами и повторите эксперимент с двумя шарами одинакового объема, но разной массы.
    7. Ваш учитель проведет для вас демонстрацию и уронит молоток и перо. Прежде чем ваш учитель уронит молоток и перо, запишите столбец прогнозов для падения молотка и пера.
    8. Запишите, что произошло с молотком и пером, и ответьте на приведенные ниже вопросы.

    РЕЗУЛЬТАТЫ И НАБЛЮДЕНИЯ:

    Что вы сохранили постоянным в этом эксперименте?


    Высота, с которой падают предметы.

    Что вы изменили в этом эксперименте?


    Тип отбрасываемых объектов, в частности масса и объем объектов.

    В таблице ниже запишите, что, по вашему мнению, произойдет в столбце «прогноз», прежде чем проводить эксперимент.Как вы думаете, что произойдет, если предположить, что вы одновременно уроните каждую пару объектов с одной и той же высоты? Как вы думаете, что приземлится первым?

    Объекты

    Прогноз

    Наблюдение

    Шары: одинаковой массы, разного объема

    Шары: разной массы, одинакового объема

    Молоток и перо

    ОЦЕНКА:

    Насколько надежен был ваш эксперимент? Как бы вы могли улучшить свой метод?




    Ответ, зависящий от учащегося.Примеры ответов могут включать: Трудно бросать предметы в одно и то же время. Лучше было бы сбрасывать предметы с большей высоты. Сопротивление воздуха могло повлиять на результаты, и было бы лучше бросать предметы в вакууме.

    ВЫВОДЫ:

    Напишите заключение этого расследования.




    Учащиеся должны были обнаружить, что половина яблока и все яблоко одновременно падают на пол.Они также должны были обнаружить, что шары одинаковой массы ударяются об пол в одно и то же время, а шары одинакового объема одновременно ударяются об пол. Из этого они должны сделать вывод, что все падающие предметы падают с одинаковой скоростью, независимо от их формы или размера, если сопротивление воздуха можно игнорировать. (Дополнительно: они ускоряют с той же скоростью). В случае падения молотка и пера учащиеся должны были обнаружить, что молоток приземлился первым. Это связано с тем, что сопротивление воздуха замедляет падение пера.

    Заблуждения о падающих предметах (видео)

    ВОПРОСЫ:

    Что упало первым, яблоко или половину яблока?


    Они оба должны приземлиться одновременно (или почти одновременно).

    Рассматривая шары одинаковой массы, которые приземляются первыми, больший или меньший?


    Они должны были приземлиться одновременно.

    Если рассматривать шары одинакового объема, которые приземляются раньше, более тяжелые или более легкие?


    Они должны были приземлиться одновременно.

    Как вы думаете, почему два выпавших шара всегда приземлялись одновременно?



    В идеальной ситуации все предметы, падающие с одинаковой высоты, приземляются одновременно.Это потому, что гравитационная сила Земли заставляет каждый объект ускоряться на одну и ту же величину каждую секунду, независимо от того, насколько он тяжелый или каков его объем.

    Примечание учителя продвинутого уровня:

    Согласно Всемирному закону тяготения, гравитационная сила Земли воздействует на объект с силой, пропорциональной массе объекта и массе Земли. Во всех случаях масса Земли одинакова, и поэтому любые различия в силе гравитации, действующей на объекты на Земле, зависят только от разницы в массе сбрасываемых объектов.

    Согласно второму закону Ньютона, результирующая сила, действующая на объект, F, определяется как F = ma, где m — масса объекта, а a — ускорение, создаваемое чистой силой F.

    Как вы думаете, почему молот упал раньше пера?





    В реальной ситуации воздух вокруг нас влияет на то, как падают предметы.Как объект движется по воздуху и испытывает сопротивление воздуха. Перо намного легче молотка, поэтому влияние сопротивления воздуха на перо намного сильнее. Чистая сила, действующая вниз на падающий объект, равна силе тяжести за вычетом силы сопротивления воздуха. Поскольку перо намного легче молотка, результирующая сила, действующая на него, будет меньше, поэтому оно будет испытывать меньшее ускорение по направлению к земле и медленнее падать.

    Примечание учителя продвинутого уровня:

    Сопротивление воздуха — это сила сопротивления, замедляющая движение объекта.Величина силы зависит от квадрата скорости падающего объекта, площади поверхности падающего объекта и плотности жидкости, в которую он падает (в данном случае — воздуха). Очень легкие предметы, например, перья или тонкие листы бумаги, замедляются из-за сопротивления воздуха. Это потому, что их сила тяжести очень мала по сравнению с сопротивлением воздуха. Очень большие объекты также замедляются из-за сопротивления воздуха. Это объясняет, почему парашют замедляет ваше падение. Перед раскрытием парашюта сопротивление воздуха невелико.После открытия широкий парашют испытывает большее сопротивление воздуха, которое затем замедляет ваше движение.

    Очень важно, чтобы учащиеся понимали разницу между массой и весом. В науке вес — это сила, но учащиеся привыкли использовать слово «вес» при описании своей массы. Вес — это сила, испытываемая объектом под действием силы тяжести. На Земле все объекты притягиваются вниз к центру Земли, и наш вес является показателем размера этого притяжения.Вес будет варьироваться в зависимости от нашего положения в космосе, но наша масса должна оставаться постоянной независимо от нашего положения.

    Вы, наверное, слышали термин «вес» много раз раньше, либо в классе естественных наук, либо в разговоре с другими. Многие люди неправильно используют термин «вес» в повседневной речи. Например, родственник может сказать вам: «Мой вес увеличился на 2 кг за праздничный период, так как я ел слишком много еды.«Что не так в этом утверждении? Обсудите это со своим классом и учителем.



    Это утверждение неверно, поскольку родственник приравнивает свой вес к килограммам. Килограммы — это мера массы, а не веса. Ее масса могла увеличиться на 2 килограмма.

    • вес
    • масса
    • свободное падение
    • ускорение свободного падения

    Слово масса происходит от греческого слова maza , что означает кусок теста или лепешку.

    Масса объекта — это количество вещества в объекте. Он сообщает вам, сколько у вас частиц. Вы помните, как узнали об атомах в Материи и Материалах? Так, например, масса деревянного бруска говорит нам, сколько в нем атомов. Масса измеряется в килограммах (кг) и не зависит от того, где вы ее измеряете. Деревянный блок массой 10 кг на Земле также имеет массу 10 кг на Луне.

    Однако вес объекта может изменяться, так как он зависит от массы объекта, а также силы гравитационной силы, действующей на него.Вес измеряется в ньютонах (Н), поскольку это гравитационная сила притяжения, оказываемая на объект Землей (или Луной, или любой другой планетой). Следовательно, вес объекта будет меняться при взвешивании в разных местах. Вес 10-килограммового блока на Земле будет отличаться от веса на Луне. Как вы думаете, почему это так? Вес будет больше или меньше, чем на Луне?




    Земля намного больше Луны, поэтому гравитационная сила между Землей и блоком будет больше, чем сила между Луной и блоком.

    Масса, вес и гравитация (видео).

    ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ВОПРОС: Какова связь между массой объекта и его весом?

    ГИПОТЕЗА: Напишите гипотезу для этого исследования.



    Ответ, зависящий от учащегося.

    МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

    • четыре куска массы с шагом 500 г (одна по 500 г, одна по 1 кг, одна по 1,5 кг и одна по 2 кг)
    • пружинный баланс
    • Весы с тройной балкой

    Для измерения массы объектов можно использовать любой измеритель массы. Также можно использовать кухонные весы или электронные весы.

    МЕТОД:

    1. Измерьте детали массы на трехбалочных весах.
    2. Измерьте вес каждой части массы с помощью пружинных весов.
    3. Запишите массу и соответствующий вес в таблицу результатов.
    4. Нарисуйте график ваших результатов.
    5. Рассчитайте градиент графика.

    РЕЗУЛЬТАТЫ:

    Запишите результаты в следующую таблицу.

    Пример результатов при использовании предлагаемых массовых частей:

    Масса (кг)

    Масса (Н)

    0,5

    4.8

    1

    9,8

    1,5

    14,7

    2

    19.6

    Что такое зависимая переменная?


    Что такое независимая переменная?


    Масса

    Следовательно, вес находится по оси Y в сравнении с массой по оси X

    Нарисуйте график в отведенном ниже месте.

    Ваш график должен быть прямой линией. Используйте пространство ниже, чтобы рассчитать градиент вашего графика.

    Уклон должен быть 9,8.

    Возможно, вам потребуется напомнить учащимся о вычислении уклона прямой линии.Им следовало бы затронуть эту тему по математике, но было бы полезно им напомнить. Им нужно выбрать две координаты на своей прямой. Они могут выбрать любые две координаты, которые должны быть помечены как (x1; y1) и (x2; y2). Формула градиента прямой: gradient = rise / run = (y2 — y1) / (x2 — x1)

    .

    Пример расчета: градиент = (9,8 — 4,8) / (1 — 0,5) = 9,8

    Учащиеся могут не получить правильный ответ для градиента, если они неправильно построили график или если пружинные противовесы не откалиброваны должным образом.Они могут получить ответ ближе к 10. Градиент графика показывает ускорение свободного падения на Земле. Это будет объяснено в тексте после расследования.

    ВЫВОД:

    Напишите заключение этого расследования.


    Вес объекта прямо пропорционален массе объекта.

    Вес — это сила тяжести, тянущая вас к центру Земли. Измеряется в ньютонах. На Земле гравитационная сила заставляет всех нас ускоряться к центру Земли. Ускорение называется , ускорение свободного падения . На Земле это 9,8 м / с 2 . Градиент, который мы рассчитали в прошлом исследовании, должен был дать вам число, близкое к 9,8 м / с 2 , что соответствует ускорению свободного падения.

    Объекты находятся в свободном падении , когда единственная сила, действующая на них, — это сила тяжести.

    Вес (Вт) рассчитывается путем умножения массы объекта (м) на ускорение свободного падения (g):

    Вт = м × г

    Мы использовали эту формулу в последнем разделе о трении для расчета веса и, следовательно, нормальной силы, действующей на объект.

    А что, если бы вы полетели на Луну?

    Луна в 6 раз меньше Земли.

    Масса Земли 5,972 × 10 24 кг.

    У Луны также есть собственная гравитация. Сила гравитации на поверхности Луны в шесть раз меньше, чем на поверхности Земли, поэтому вы будете весить одну шестую того, что вы делаете на Земле на Луне. На Юпитере вы будете весить в 2,5 раза больше, чем на Земле, поскольку гравитация Юпитера в 2,5 раза больше, чем на Земле. Даже если вы будете весить разное количество (и будете чувствовать себя легче на Луне и тяжелее на Юпитере), ваша фактическая масса останется той же в обоих случаях.

    Масса космонавта остается неизменной везде, где ее измеряют. Однако вес космонавта зависит от того, где вы его измеряете, поскольку вы можете видеть, что астронавт весит 1200 Н на Земле, но только 200 Н на Луне.

    Так сколько бы вы весили на Луне? Представьте, что у вас масса 60 кг. Ваш вес на Земле будет 60 x 9,8 = 588 Н. Ускорение свободного падения на Луне составляет 1,6 м / с 2 , поэтому ваш вес на Луне будет 60 x 1,6 = 96 Н.

    Весы для ванной фактически измеряют вес и преобразуют его в массу.

    Расчет массы и массы

    Это короткое упражнение для практики некоторых вычислений. Учащиеся могут выполнить это как домашнее задание.

    ВОПРОСЫ:

    Феррари имеет массу 1485 кг. Каков его вес на Земле?

    Феррари.

    вес = 1485 x 9,8 = 14553N

    Масса Линдиве на Земле составляет 50 кг. Какая у нее масса на Луне?


    50 кг, так как масса объекта не зависит от положения.

    Ян имеет массу 78 кг. Его друг Сэм говорит, что на Луне он весил бы 24 Н. Сэм прав? Объясните, используя расчет.

    вес на Луне = 78 X 1,6 = 124,8 Н

    Сэм неверен.

    У вас есть яблоко массой 220 г, какой у него вес на Земле и на Луне?

    масса = 220 г = 0.22 кг.

    вес на Земле = 0,22 x 9,8 = 2,156 Н

    вес на Луне = 0,22 x 1,6 = 0,352 Н

    Если корова на Луне весила 1340 Н, какова ее масса?

    Трикотажная корова.

    масса = 1340 / 1,6 = 837.5 кг

    Моделирование PhET, указанное в ссылке для посещения, можно использовать, чтобы легко показать, как изменяется вес предметов. Это моделирование можно использовать на многих различных уровнях, в зависимости от сложности концепций, которые вы хотите проиллюстрировать. Ссылка на PDF-файл, содержащий советы по обучению от команды PhET, доступна здесь: http: // phet.colorado.edu/files/teachers-guide/mass-spring-lab-guide.pdf

    Вы когда-нибудь задумывались, каково это гулять по другим планетам? Узнайте, сколько вы весите на других планетах в следующем упражнении.

    Это необязательное действие . В этом упражнении учащиеся рассчитывают, какой их вес был бы на семи других планетах нашей солнечной системы.Хотя их масса остается прежней, они будут «чувствовать» легче или тяжелее из-за различий в силе гравитационного поля на поверхностях других планет. Вы должны подчеркнуть, что их масса всегда остается неизменной, но меняется только их вес. Если у вас нет доступа к весам, вы можете попросить учащихся оценить свою массу или предоставить им пример номера.

    МАТЕРИАЛЫ:

    • весы
    • калькулятор

    ИНСТРУКЦИЯ:

    Измерьте свою массу в килограммах.Запишите значение в таблице ниже.

    Используйте значения ускорения свободного падения на разных планетах, чтобы рассчитать, сколько вы бы весили на этой планете.

    Планета

    Ваша масса (кг)

    Значение g (м / с 2

    )

    Ваш вес (Н)

    Земля

    9,8

    Меркурий

    3,6

    Венера

    8,8

    Марс

    3,8

    Юпитер

    26

    Сатурн

    11,2

    Уран

    10,5

    Нептун

    13,3

    Примеры ответов для учащихся весом 50 кг

    Планета

    Ваша масса (кг)

    Значение g (м / с

    2

    )

    Ваш вес (Н)

    Земля

    50

    9,8

    490

    Меркурий

    50

    3,6

    180

    Венера

    50

    8,8

    440

    Марс

    50

    3,8

    190

    Юпитер

    50

    26

    1300

    Сатурн

    50

    11,2

    560

    Уран

    50

    10,5

    525

    Нептун

    50

    13,3

    665

    ВОПРОСЫ:

    На каких планетах вы бы чувствовали себя тяжелее, чем на Земле?


    Вы будете чувствовать себя тяжелее на Юпитере и Нептуне.

    На каких планетах вы бы чувствовали себя легче, чем на Земле?


    Вы будете чувствовать себя легче на Меркурии, Венере, Марсе, Сатурне и Уране.

    Вес человека — это сила гравитационного притяжения к Земле, которую испытывает человек.Кто-то в свободном падении чувствует себя невесомым, но не похудел. Они все еще испытывают гравитационное притяжение Земли.

    Единственная причина, по которой астронавты плавают, заключается в том, что они находятся в свободном падении, и их движущийся космический корабль также находится в свободном падении с ними, падая с той же скоростью. Следовательно, по сравнению с космическим кораблем кажется, что астронавты плавают, потому что они оба падают с одинаковой скоростью.

    Космонавты испытывают невесомость.

    Наблюдайте за сверхзвуковым свободным падением Феликса Баумгартнера обратно на Землю. Он испытал свободное падение или невесомость.

    Примечание о невесомости

    Термин «невесомость» вызывает у учащихся много путаницы. Путаница фактического веса человека с его ощущением веса является источником многих заблуждений. Невесомость относится только к ощущению своего веса или его отсутствия.Невесомость — это чувство, переживаемое кем-то, когда нет внешних объектов, соприкасающихся с человеком, оказывающим на него давление или притяжение (мы называем эти силы контакта, потому что они возникают из-за того, что предметы контактируют или касаются друг друга).

    Вес человека — это сила гравитационного притяжения к Земле, которую испытывает человек. Кто-то в свободном падении чувствует себя невесомым, но не похудел. Они все еще испытывают гравитационное притяжение Земли.

    Учащиеся также часто не понимают, почему астронавты на орбите вокруг Земли плавают в своих космических кораблях. Распространено заблуждение, что в космосе нет гравитации, поэтому астронавты могут плавать. Фактически, на низкой околоземной орбите гравитация Земли составляет около 90% своей силы на поверхности Земли. Единственная причина, по которой астронавты плавают, заключается в том, что они находятся в свободном падении, и их космический корабль также находится в свободном падении с ними, падая с той же скоростью. Следовательно, по сравнению с космическим кораблем кажется, что астронавты плавают, потому что они оба падают с одинаковой скоростью.Другой пример — орбитальные космические корабли, которые по существу находятся в свободном падении, поскольку нет «ничего», препятствующего их движению к центру Земли, но из-за своей орбитальной скорости они никогда не приближаются к Земле.

    Отличная ссылка на видео, на котором кто-то испытывает свободное падение, дана в поле «Посещение».

    Магнитные силы

    • магнит
    • магнитный материал
    • сплав

    Некоторые материалы имеют сильные магнитные поля.Их называют магнитами. Все магниты имеют два полюса, северный и южный полюс.

    Пример стержневого магнита с северным и южным полюсами.

    Магниты сильно притягиваются к другим материалам. Эти материалы считаются магнитными. Магниты действуют на другие магниты и магнитные материалы. Какие материалы магнитные? Давайте разбираться.

    ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ВОПРОС: Какие материалы являются магнитными, а какие нет?

    ГИПОТЕЗА:

    Напишите гипотезу для этого расследования.


    Ответ, зависящий от учащегося. Для этого исследования существует множество различных возможных гипотез. Пример: только некоторые материалы являются магнитными.

    МАТЕРИАЛЫ И АППАРАТ:

    • стержневые магниты
    • бумага
    • дерево
    • пластик
    • утюг
    • алюминий
    • сталь

    МЕТОД:

    1. Держите различные предметы близко к стержневому магниту (не касаясь), чтобы увидеть, притягиваются ли они к магниту.
    2. Заполните таблицу, указав, притягиваются ли предметы к магниту.

    Учащиеся должны заметить, что неметаллы не притягиваются к магнитам и что медь, даже если это металл, не притягивается.

    Как разрушить магнит.

    РЕЗУЛЬТАТЫ:

    Заполните следующую таблицу.

    Материал

    Магнитный (ДА / НЕТ)

    бумага

    дерево

    пластик

    утюг

    алюминий

    сталь

    медь

    Материал

    Магнитный (ДА / НЕТ)

    Бумага

    НЕТ

    дерево

    НЕТ

    пластик

    НЕТ

    утюг

    ДА

    алюминий

    НЕТ

    сталь

    ДА

    медь

    НЕТ

    ВЫВОД:

    Какие выводы можно сделать из результатов?

    Не все материалы являются магнитными.Только некоторые металлы являются магнитными, например, железо.

    Не все металлы притягиваются к магнитам. Те, что притягиваются к магнитам, известны как материалы магнитные . Магнитных материалов очень мало. Это железо, никель и кобальт. Сплавы, в состав которых входят любые магнитные материалы, также могут притягиваться к магнитам. Сталь — это сплав, содержащий железо, поэтому сталь может притягиваться к магниту.

    Сплав — это смесь металлов.

    Итак, теперь мы знаем, что магнитные силы могут действовать на расстоянии, но могут ли они действовать, если на пути что-то есть? Давай выясним.

    Магнитные силы — это неконтактные силы, которые могут действовать на расстоянии. Однако обычные магниты не обладают очень сильными магнитными полями. Чем дальше объект находится от магнита, тем слабее воспринимаемая сила. Магнит должен действовать через большинство веществ.Если объект, помещенный между магнитом и металлом, слишком толстый, то металл может находиться слишком далеко от магнита, чтобы испытать достаточно сильную силу. Это отсутствие притяжения происходит из-за силы магнитного поля, а не из-за «блокирующей» способности материала. В этом исследовании вы можете исследовать это, используя тонкий кусок дерева и толстый кусок дерева. Магнитное поле может действовать через тонкую древесину, что означает, что древесина не является «блокатором» магнитной силы. Таким образом, если толстая древесина препятствует притяжению скрепок, можно увидеть, что значение имеет расстояние между скрепками и магнитом, а не материал (дерево).

    МАТЕРИАЛЫ:

    • стержневые магниты
    • бумага
    • тонкий кусок дерева
    • толстый кусок дерева
    • фольга
    • скрепки

    ИНСТРУКЦИЯ:

    Держите два северных полюса близко друг к другу.Что ты заметил?


    Два полюса отталкиваются друг от друга. Есть «толкающая» сила.

    Держите два южных полюса близко друг к другу. Что ты заметил?


    Два полюса отталкиваются друг от друга.Есть «толкающая» сила.

    Держите северный и южный полюсы близко друг к другу. Что ты заметил?


    Два полюса притягиваются друг к другу. Между полюсами существует тянущая сила.

    Положите скрепки на стол.

    Попробуйте поднять скрепки магнитом, но поместите один из других материалов между магнитом и скрепками. Скрепки все еще притягиваются к магниту?

    Магнит должен работать через любой из материалов, если они достаточно тонкие.Расстояние между магнитом и скрепками влияет на притяжение. Таким образом, тонкий кусок дерева не должен препятствовать притяжению, но более толстый кусок дерева будет держать скрепки достаточно далеко от магнита, чтобы сделать притяжение слишком слабым для захвата скрепок.

    Попробуйте использовать разные материалы между магнитом и скрепкой.

    ВОПРОСЫ:

    Были ли какие-либо материалы, которые мешали магниту захватывать скрепки.


    Единственный материал, который мог помешать магниту захватывать скрепки, — это толстый кусок дерева.

    Что это действие говорит нам о природе магнитной силы?



    Действует на расстоянии.Он сильнее всего ближе к магниту и слабее по мере удаления от магнита.

    В последнем упражнении мы увидели, что одинаковые полюса отталкиваются друг от друга, а противоположные полюса притягиваются друг к другу. Мы также видели, что магнитная сила действует на расстоянии. Магнит не должен касаться чего-либо, чтобы приложить к нему силу. Итак, магнитная сила — это неконтактная или полевая сила.

    Что такое силовое поле? Мы можем это увидеть? Давайте выясним, можно ли увидеть магнитное поле.

    Что такое магнитное поле?

    Железные опилки выравниваются по магнитному полю. Объясните учащимся, что железные опилки показывают поле в двух измерениях, но на самом деле поле находится вокруг магнита в трех измерениях.

    МАТЕРИАЛЫ:

    • опилки железные
    • два стержневых магнита
    • бумага

    ИНСТРУКЦИЯ:

    1. Положите стержневой магнит на стол.
    2. Положите бумагу на магнит.
    3. Стряхните железные опилки на бумагу.
    4. Пальцем медленно протолкните опилки вокруг магнита.
    5. Обратите внимание на узор и нарисуйте его ниже.

    Здесь показан узор вокруг стержневого магнита.

    1. Снимите бумагу с магнита.
    2. Поместите второй магнит рядом с первым так, чтобы разные полюса были обращены друг к другу.
    3. Положите бумагу обратно на магниты.
    4. Переместите железные опилки вокруг двух магнитов, особенно между магнитами.
    5. Нарисуйте узор на пустом месте ниже.

    Узор между двумя противоположными полюсами притягивает.

    1. Снимите бумагу с магнита.
    2. Переместите второй магнит так, чтобы одинаковые полюса были обращены друг к другу.
    3. Положите бумагу обратно на магниты.
    4. Переместите железные опилки вокруг двух магнитов, особенно между магнитами.
    5. Нарисуйте узор на пустом месте ниже.

    Узор между двумя отталкивающими полюсами.

    Как мы видели, можно визуализировать магнитное силовое поле вокруг магнита.Из нашей предыдущей деятельности мы знаем, что магнитная сила действует на расстоянии. Поле — это пространство вокруг магнита, в котором он может притягивать или отталкивать другой магнит.

    В последнем упражнении железные опилки показали двумерное изображение поля, но на самом деле поле находится вокруг магнита в трех измерениях.

    Магнитное поле вокруг подковообразного магнита.

    Как нарисовать силовое поле? Шаблон, который вы видели с помощью своих магнитов, может быть представлен линиями поля .Линии поля используются, чтобы показать то, чего мы на самом деле не видим. Чем ближе линии поля расположены вместе, тем сильнее описываемое поле. Чем больше линий поля нарисовано, тем сильнее поле. Линии поля идут от северного полюса к южному полюсу. На следующей диаграмме показаны силовые линии вокруг стержневого магнита.

    На следующих диаграммах показаны силовые линии между стержневыми магнитами, которые притягивают, и магнитами, которые отталкиваются.

    Противоположные полюса притягиваются.

    Подобно столбам отталкиваются.

    Поле наиболее сильно рядом с магнитом и ослабевает при удалении от магнита.

    Знаете ли вы, что Земля похожа на стержневой магнит с Северным и Южным полюсами? У Земли есть магнитное поле. Вы можете представить себе магнитное поле Земли, как будто стержневой магнит проходит через ядро ​​с южным полюсом магнита под северным полюсом Земли. Никто не знает наверняка, но теория состоит в том, что сверхгорячее жидкое железо в ядре Земли движется по схеме вращения, и эти силы вращения приводят к слабым магнитным силам вокруг оси вращения Земли.

    У Земли есть магнитное поле, как если бы через ядро ​​проходил большой стержневой магнит, южный полюс которого находился под северным магнитным полюсом Земли.

    Где истинный Северный полюс.

    Вот почему мы можем использовать компасы, чтобы определять направление. Компас для черчения имеет иглу с маленьким магнитом. Стрелка указывает на магнитный север, потому что маленький магнит притягивается к противоположному магнитному полю и может использоваться для определения направления.

    Компас со стрелкой, указывающей на север.

    Южное сияние также называют Северным сиянием, а Северное сияние — Северным сиянием.

    Слышали ли вы раньше о Южном или Северном сиянии? Вы знаете, как происходит это явление?

    Южное сияние, вид с Международной космической станции.

    Заряженные частицы вылетают с поверхности Солнца и движутся во всех направлениях.Когда заряженные частицы достигают Земли, некоторые из них захватываются магнитным полем Земли в областях космоса вокруг атмосферы Земли, называемых поясами. Иногда заряженные частицы покидают пояса и по спирали вдоль силовых линий магнитного поля к магнитным полюсам, где они входят в атмосферу Земли. Затем они взаимодействуют с частицами атмосферного газа, создавая красивые световые шоу.

    Что вызывает северное сияние?

    Некоторые жидкости также могут намагничиваться в присутствии сильного магнитного поля.Их называют феррожидкостями.

    Пример феррожидкости, жидкости, которая может намагничиваться в магнитном поле.

    Магнитная жидкость (видео).

    Электростатические силы

    Вы помните, как узнали о статическом электричестве в гр. 8? Давайте сделаем небольшое упражнение, чтобы пересмотреть некоторые из уже известных нам концепций.

    Хотя эти эксперименты проводились в Gr.8, важно, чтобы учащиеся повторили их снова в качестве упражнения. Это поможет им понять, как работают электроскоп и генераторы Ван де Граафа.

    Вы также можете выполнять это задание, используя пластиковую расческу, а не воздушные шары. В противном случае вы можете использовать листы бумаги вместо волос учащегося, поскольку не все волосы будут вести себя следующим образом.

    МАТЕРИАЛЫ:

    • воздушные шары (или пластиковая расческа)
    • стеклянный стержень
    • кусок трикотажа (шерсть)
    • ПВХ стержень
    • пластиковая линейка
    • листочки бумаги
    • водопроводный кран

    ИНСТРУКЦИЯ:

    Надуйте воздушный шар и завяжите его, чтобы воздух не выходил.

    Держите воздушный шар на небольшом расстоянии от волос. Что ты заметил?


    Потрите волосы воздушным шариком.

    Теперь поднесите воздушный шарик к волосам на небольшом расстоянии.Что ты видишь?


    Волосы должны «подняться» и прилипнуть к шарику.

    Затем держите стеклянный стержень над небольшими листками бумаги. Что ты заметил?


    Потрите стеклянную палочку трикотажным полотном.

    Держите стеклянный стержень над листами бумаги. Что ты заметил?


    К стеклянному стержню приклеиваются кусочки бумаги.

    Снова протрите стеклянный стержень трикотажным полотном.

    Откройте кран, чтобы потекла тонкая струйка воды.

    Поднесите стеклянный стержень к струе воды. Что ты заметил?


    Струя воды наклоняется к стеклянному стержню.

    ВОПРОСЫ:

    Что вы сделали, чтобы волосы прилипли к шарику?


    Сильно протереть шариком.

    Что произойдет, если натереть стеклянный стержень трикотажным полотном?



    Электроны переходят от стеклянного стержня к трикотажному полотну за счет трения.Стеклянный стержень заряжается положительно, а шерсть — отрицательно.

    Почему стеклянный стержень привлек поток воды?



    Вода имеет положительный и отрицательный заряды.Отрицательные заряды притягивались к положительно заряженному стержню.

    Давайте рассмотрим пример расчесывания волос более подробно, чтобы понять, что происходит. Вы прижали пластиковую расческу к поверхности волос. Когда две поверхности трутся друг о друга, между ними возникает трение . Трение между двумя поверхностями может вызвать перенос электронов с одной поверхности на другую.

    Чтобы понять, как могут передаваться электроны, нам нужно вспомнить, что мы узнали о структуре атома.

    Где в атоме расположены электроны?


    Электроны расположены в пространстве вокруг ядра.

    Какой заряд у протона?


    Какой тип заряда у электрона?


    Какой заряд у нейтрона?


    Нейтроны не заряжаются.Они нейтральны.

    Атом удерживается вместе за счет электростатического притяжения между положительно заряженным ядром и отрицательно заряженными электронами. Внутри атома электроны, расположенные ближе всего к ядру, удерживаются сильнее всего, в то время как более удаленные испытывают более слабое притяжение.

    Обычно атомы содержат одинаковое количество протонов и электронов. Это означает, что обычно атомы нейтральны, , потому что у них одинаковое количество положительных и отрицательных зарядов, поэтому заряды уравновешивают друг друга.Все объекты состоят из атомов, и поскольку атомы обычно нейтральны, объекты также обычно нейтральны.

    Однако, когда мы трём две поверхности друг о друга, например, когда вы расчесываете волосы или трут воздушный шар о волосы, трение может вызвать перенос электронов от одного объекта к другому. Помните, что протоны закреплены в ядре и не могут передаваться между атомами. Между атомами могут передаваться только электроны. Некоторые объекты отдают электроны легче, чем другие.Посмотрите на следующую диаграмму, которая объясняет, как это происходит.

    Какой объект отказался от части своих электронов на диаграмме?


    У этого объекта теперь больше положительных или отрицательных зарядов?


    В нем больше положительных зарядов.

    Какой объект получил электроны на диаграмме?


    У этого объекта теперь больше положительных или отрицательных зарядов?


    В нем больше отрицательных зарядов.

    Когда у объекта больше электронов, чем протонов, мы говорим, что объект заряжен отрицательно .

    Когда у объекта меньше электронов, чем протонов, мы говорим, что объект заряжен положительно .

    Помните, что движутся только внешние электроны, а не протоны, расположенные в ядре атома.

    Взгляните на следующие диаграммы, которые это иллюстрируют.

    Теперь мы понимаем перенос электронов, который происходит в результате трения между объектами. Но как это привело к тому, что ваши волосы встали дыбом, когда вы подносили заряженный шар близко к волосам в последнем упражнении? Давайте посмотрим, что происходит, когда соединяются противоположно заряженные объекты.

    Это забавная демонстрация того, как одинаковые заряды отталкиваются друг от друга, а разные заряды притягиваются друг к другу.Если у вас достаточно материалов, позвольте учащимся попробовать это самостоятельно. Если у вас недостаточно материалов, сделайте это в качестве демонстрации, но дайте учащимся возможность немного поиграть.

    Сначала выполните это упражнение несколько раз, чтобы убедиться, что у вас правильный метод. Помните, что стержни очень легко случайно заземлить, поэтому работайте осторожно. Лучше всего это подойдет в сухой день. Это будет зависеть от района, в котором вы живете.

    На семинаре-мозговом штурме с преподавателями-добровольцами и учеными в начале 2013 года мы сняли быструю демонстрацию этой задачи, когда группа ее обсуждала.Вы можете просмотреть этот короткий клип здесь: bit.ly/1fFbbbJ

    МАТЕРИАЛЫ:

    • 2 изогнутые очки для часов
    • 2 стержня из плексигласа
    • ткань: шерсть или нейлон
    • пластиковый стержень
    • маленькие кусочки рваной бумаги

    ИНСТРУКЦИЯ:

    1. Положите на стол стекло для часов вверх дном.
    2. Уравновесить второе часовое стекло вертикально на первом часовом стекле.
    3. Тряпкой энергично потрите один из стержней из плексигласа.
    4. Уравновесите стержень из плексигласа по верхней части стекла часов.
    5. Тщательно протрите второй стержень из плексигласа той же тканью.
    6. Поднесите второй стержень из плексигласа к стороне первого заряженного стержня из плексигласа. Что вы видите?

    Второй стержень из плексигласа должен отталкивать первый, поскольку у них одинаковые заряды, поэтому учащиеся должны видеть, как второй стержень «толкает» первый по кругу.

    Возможно, вам придется снова потереть первый стержень из плексигласа в перерывах между попытками, поскольку заряд все же рассеивается.

    1. Повторите упражнение, но вместо второго стержня из плексигласа используйте пластиковый стержень. Что вы видите?

    У стержней теперь есть противоположные заряды, поэтому должно быть видно, что второй стержень «тянет» другой стержень по кругу.

    1. Затем поднесите натертый стержень к маленьким кусочкам оторванной бумаги на столе. Что вы наблюдаете?

    Учащиеся должны уметь поднимать листы бумаги заряженной палкой.

    ВОПРОСЫ:

    Что произошло, когда вы поднесли второй стержень из плексигласа к первому?



    Когда стержни одинаковые (т.е. оба плексигласа), то первый стержень должен отойти от второго, и верхнее часовое стекло повернется по кругу.

    Что произошло, когда вы поднесли пластмассовый стержень к первому стержню из плексигласа?



    Когда используются два разных материала, первый стержень должен двигаться к пластиковому стержню, а стекло часов поворачивается по кругу к пластиковому стержню.

    Что произошло, когда вы поднесли пластиковый стержень к листам бумаги?


    Листы бумаги были притянуты к стержню.

    Когда мы натирали плексигласовые стержни тканью, электроны переходили с плексигласа на ткань.Какой заряд теперь у стержней из плексигласа?


    Оба стержня из плексигласа теперь имеют одинаковый заряд . Вы заметили, что предметы с одинаковым зарядом имеют тенденцию отталкиваться друг от друга? Мы говорим, что они отталкивают друг от друга. Это электростатическая сила отталкивания.

    Когда мы натирали пластиковый стержень тканью, электроны переходили с ткани на пластиковый стержень. Какой заряд теперь у пластикового стержня?


    У стержня из плексигласа и пластикового стержня теперь зарядов напротив .Вы заметили, что предметы с разным зарядом стремятся сблизить друг друга? Мы говорим, что они привлекают друг друга . Это электростатическая сила притяжения.

    Как и в случае с гравитационной и магнитной силой, расстояние между заряженными объектами влияет на силу электростатической силы. Чем ближе заряженные объекты, тем сильнее сила. Чем больше заряжены предметы, тем сильнее электростатическая сила между ними.

    Мы наблюдали фундаментальное поведение зарядов.В итоге можно сказать:

    • Если два отрицательно заряженных объекта приблизить друг к другу, они будут отталкиваться друг от друга.
    • Если два положительно заряженных объекта приблизить друг к другу, они будут отталкиваться друг от друга.
    • Если положительно заряженный объект приблизить к отрицательно заряженному объекту, они будут притягиваться друг к другу.

    Помните, одинаковых зарядов отражают , а противоположных зарядов притягиваются.

    Противоположности притягиваются и подобно отталкиваются (видео)

    Вы когда-нибудь задумывались, откуда берутся молнии? Продемонстрируем электростатическую искру.

    Это дополнительное действие , добавочный номер . Генератор Ван де Граафа можно использовать для самых разных веселых занятий. Вы можете использовать его для объяснения различных концепций статического электричества.Есть несколько веб-сайтов с идеями и предложениями для забавных мероприятий и видео демонстраций, например этот: http://www.nationalstemcentre.org.uk/elibrary/resource/2088/van-de-graaff-generator

    [ссылка]

    Цель этого упражнения — показать, как образуются искры, чтобы вы могли продолжить объяснение того, как работает молния. Если у вас нет генератора Ван-де-Граафа, используйте видеоклип (например, этот, представленный в поле для посещения) из Интернета.

    Большие искры, маленькие искры.

    МАТЕРИАЛЫ:

    ИНСТРУКЦИЯ

    Поднесите небольшой металлический шар к генератору. Что ты видишь?


    Учащиеся должны увидеть искру между генератором и земным шаром.

    Генератор Ван де Граафа.

    Вы видели искры? Генератор Ван де Граафа можно использовать для демонстрации эффектов электростатического заряда. Большой металлический купол наверху заряжается положительно при включении генератора. Когда купол заряжен, его можно разрядить, поднеся к куполу еще одну изолированную металлическую сферу.Электроны прыгнут на купол с металлической сферы и вызовут искру.

    Фундаментальная идея использования трения в машине для генерации заряда восходит к 17 веку, но генератор был изобретен Робертом Ван де Грааффом только в 1929 году в Принстонском университете.

    Как эта маленькая искра связана с мощным ударом молнии?

    Молния — это огромный электростатический разряд.

    Как выжить при ударе молнии.

    Во время грозы облака заряжаются. Трение между облаками и влажность в облаках заставляют облака заряжаться. Нижняя часть облаков (ближайшая к земле) становится отрицательно заряженной, а верхняя часть облака становится положительно заряженной. Когда накопление заряда становится слишком большим, электроны перемещаются из нижней части облака к земле, где они «заземляются». Передача энергии огромна и приводит к чрезвычайно яркому свету, теплу и звуку.Молния — это массивный разряд между заряженными областями внутри облаков или между облаками и Землей. Удар грома, который мы слышим, — это движение воздуха в результате движения электронов.

    Молния чрезвычайно опасна. Если электроны движутся через человека на пути к земле, то большое количество энергии причиняет значительный ущерб. Этот человек может получить серьезные травмы, даже смерть.

    В Южной Африке один из самых высоких показателей в мире по количеству ударов молний.

    Какие меры предосторожности мы должны предпринять во время грозы? Молния может ударить далеко от дождя, тень бури. Это означает, что даже если гроза кажется далеко, все равно лучше принять меры предосторожности. Самое безопасное место во время грозы — это в помещении. Держитесь подальше от окон и металлических предметов. Если вы не можете попасть внутрь, не стойте рядом с высокими объектами или металлическими объектами, потому что при ударе молнии она обычно поражает самый высокий объект в этом районе.Если вы путешествуете в машине во время шторма, оставайтесь в машине, пока шторм не утихнет.

    Сил и Движение | Силы для детей


    Силы и движение окружают наш мир. Силы — это либо толкающие, либо тянущие силы. Типами сил могут быть гравитация, трение, тяга, магнитная сила, поверхностное натяжение, электрическая сила и т. Д.

    Не только сила тяжести притягивает все на земле к центру земли, но и поддерживает движение нашей планеты Земля на орбите вокруг Солнца.

    Трение заставляет нас ходить и водить машину без скольжения или заноса. Легкие вещи могут плавать по воде из-за подъема вверх. Магнитная сила, поверхностное натяжение и электрическая сила — это некоторые другие типы сил в нашей окружающей среде. Итак, давайте узнаем об этих силах подробнее.

    Что такое силы и движение?

    Благодаря движению мир вращается вокруг Солнца. То же самое и с другими планетами Солнечной системы.Животные и транспортные средства перемещаются из одного места в другое из-за движения. Мы играем, бегаем, танцуем, прыгаем, занимаемся спортом каждый день. Все эти действия требуют движения. Мы не можем думать о мире без движения. Фактически движение — это изменение положения или местоположения. Однако, чтобы изменить положение или местоположение, движению нужно другое. Это сила. Должна быть сила, чтобы вызвать изменение позиции, и мы называем это «движением». Таким образом, силы и движение идут вокруг нас рука об руку.

    Что такое сила?

    Сила — это толкающая или тянущая сила.Сила заставляет что-то двигаться.

    Взгляните на следующие диаграммы сил и движения, на которых показаны толкающие и тянущие силы.

    Примеры толкающей силы

    Примеры тянущей силы

    Примеры сил — толкать и тянуть

    • Вы часто используете тележку, когда делаете покупки. Вы можете использовать толкающую силу, чтобы переместить тележку вперед.

    На следующей диаграмме сил и движения показано, как действует толкающая сила.

    Примеры толкающей силы

    • Если вы хотите сорвать цветы с высокой ветки, вы можете использовать длинную палку с крючком на одном конце, чтобы опустить ветку и сорвать цветы. В этом случае вы используете тяговое усилие, чтобы опустить ветку с помощью палки.
    • В игре с перетягиванием каната вы используете тянущую силу, чтобы показать силу двух команд, притягивая слабую команду к сильной. Если обе команды тянут с одинаковой силой, движение отсутствует.

    На следующей диаграмме сил и движения показано, как действует тянущее усилие.

    Примеры тягового усилия

    • Если вы хотите переместить курсор на экране компьютера, вы должны перемещать мышь компьютера, нажимая или потянув за нее. Курсор перемещается по экрану в том же направлении, что и компьютерная мышь.

    Силы могут заставить вещи менять форму, направление, скорость.

    Как силы меняют форму вещей?

    Чтобы растянуть эспандер грудной клетки или раздавить банку до неправильной формы, необходима достаточно большая сила, создаваемая сильным мужчиной.

    Следующая диаграмма сил и движения показывает, как сильная сила может изменить форму чего-либо.

    Сильная сила может изменить форму чего-либо

    Как силы изменяют скорость вещей? (Ускорение и замедление)

    Автомобиль начинает двигаться, используя силу, создаваемую двигателем автомобиля, и постепенно ускоряется.Когда вы нажимаете на тормоза, вы можете замедлить его, а затем остановить. Это означает, что сила, создаваемая тормозами, замедляет колеса автомобиля.

    На следующей диаграмме сил и движения показано, как сила, создаваемая тормозами, замедляет колеса автомобиля.

    Сила может заставить что-то начать двигаться, а затем ускориться.

    Чтобы велосипед тронулся, вы должны приложить силу. Вы нажимаете на педали, и эта сила вращает колеса.При первом толчке велосипед трогается с места. Когда вы продолжаете крутить педали, велосипед ускоряется. Если вы хотите ехать быстрее, вы должны крутить педали сильнее, прилагая больше усилий.

    Как вы играете в футбол?

    Вы должны бить по мячу, когда играете в футбол. Здесь вы используете толкающую силу, чтобы переместить мяч ногой вперед.

    Чем сильнее вы пинаете мяч, тем быстрее он будет двигаться. Скорость полета мяча зависит от силы удара.

    На следующей диаграмме сил и движений показано, что чем сильнее вы ударяете по мячу, тем быстрее он будет двигаться.

    Чем сильнее вы пинаете мяч, тем быстрее он будет двигаться.

    Как силы меняют направление вещей?

    Сила может изменить направление чего-то движущегося.

    Теннисист прикладывает силу к движущемуся мячу, который движется к нему, ударяя по нему ракеткой.Мяч меняет свое направление, удаляясь от ракетки в другом направлении.

    На следующей диаграмме сил и движения показано, как мяч отошел от ракетки в другом направлении.

    Точно так же игрок в крикет или бейсбол ударяет по мячу, который движется к ним. Затем мяч меняет направление и удаляется от них. В какую сторону летит мяч, зависит от направления удара.

    Используя стрелку, вы можете показать, в каком направлении движется сила и насколько она велика.

    Стрелки на следующей диаграмме сил и движения показывают, как мяч меняет направление и удаляется от бьющего.

    Скручивание — это сила, заставляющая что-то двигаться по кругу. Откручивание крышки банки или бутылки открывает банку. Поворачивая его в противоположную сторону, он замыкается.

    На следующей диаграмме сил и движений показано усилие, скручивание.

    Поворот крышки бутылки открывает бутылку

    Сбалансированные и несбалансированные силы

    Иногда на объект одновременно действует несколько сил.Когда люди толкают или тянут в одном направлении, их силы складываются, чтобы получить гораздо большую силу.

    Например;

    Две силы могут помочь друг другу. Трудно передвинуть машину, толкая ее самостоятельно. Будет легче, если друг поможет вам двигаться в том же направлении.

    Легче толкать машину в одном направлении, когда ее толкают два или более человека.

    Но если две силы действуют друг против друга, победит самая большая сила.

    Несбалансированные силы

    Когда две силы, которые не равны по величине, действуют на объект, мы говорим, что это несбалансированные силы .

    Неуравновешенные силы изменяют способ движения чего-либо.

    • Они могут заставить объекты двигаться, ускоряться, замедляться или менять направление.

    Примеры неуравновешенных сил

    Две силы могут действовать друг против друга.Вот почему перетягивание каната так утомительно. Ваша команда движется в одну сторону. Другая команда движется в противоположном направлении. Если сила одной команды превышает силу другой команды, команда с наибольшей силой может подтянуть к себе другую команду и выиграть игру. Это пример неуравновешенных сил.

    Автомобиль движется, когда друг помогает вам толкать машину. Это потому, что сила, данная вами и вашим другом, больше силы, создаваемой автомобилем. Это еще один пример неуравновешенных сил.

    Сбалансированные силы

    Когда две силы одинакового размера действуют в противоположных направлениях, мы называем их сбалансированными силами и говорим, что объект находится в состоянии равновесия .

    • Когда на объект действуют две уравновешенные силы, объект не меняет своего движения.

    Например; если объект неподвижен, он останется неподвижным. Если объект движется, он продолжит движение в том же направлении с той же скоростью.

    Что такое равновесие?

    Когда равные силы толкают или тянут объект с противоположных сторон, этот объект находится в состоянии равновесия .

    Любой объект в равновесии сбалансирован. Он не будет двигаться, если на него не подействует дополнительная сила.

    Примеры сбалансированных сил

    Нет движения ни в одном направлении, пока обе команды тянут с одинаковой силой. Здесь две силы равны. Когда это происходит, две силы уравновешивают друг друга.Это пример сбалансированных сил.

    Нет движения ни в одном направлении, пока обе команды тянут с одинаковой силой.

    Плавающая игрушечная утка

    Если вы поместите игрушечную утку из резины или пластика в воду, она будет плавать по воде.

    Итак, как эта игрушечная уточка плавает по воде?

    Сила воды, толкающая игрушечного утенка вверх, равна силе притяжения

    , толкающей его вниз.

    Игрушечная утка из резины или пластика плавает в воде

    Какие существуют типы сил?

    Типы сил вокруг нас

    Ниже приводится список примеров сил, которые действуют на нас или вокруг нас.

    • Сила трения (Прочтите урок «Трение»)
    • Гравитация (Прочтите урок «Гравитация»)
    • Upthrust
    • Магнитная сила
    • Поверхностное натяжение
    • Электрическая сила

    Сила трения

    Движущиеся объекты замедляются из-за силы трения.Когда две поверхности трутся друг о друга, возникает сила трения. Трение всегда действует в направлении, противоположном направлению, в котором объект движется или пытается двигаться.

    На следующей диаграмме сил и движения показано, как трение работает в противоположном направлении

    Трение всегда работает в противоположном направлении

    Гравитация

    Гравитация тянет все вниз. Это означает, что гравитация притягивает все к центру Земли.Все на Земле и на других планетах подвержено влиянию силы тяжести.

    Upthrust or Buoyant

    Резиновый или пластиковый шар плавает по воде. Сила, называемая подъемом вверх, удерживает мяч вверх. Эта сила создается водой, давящей на мяч снизу.

    Газы и жидкости могут создавать восходящую тягу. Когда вы выпускаете водородный баллон, он поднимается из-за силы тяги вверх.

    Магнитная сила

    Вещи, в которых есть железо, сталь, кобальт или никель, являются магнитными, потому что они притягиваются к магниту магнитной силой.

    Магнитные предметы притягиваются к магниту с помощью магнитной силы

    Поверхностное натяжение

    Капля дождя сохраняет свою форму, когда падает на водонепроницаемую поверхность. Это из-за поверхностного натяжения. Молекулы воды сильно притягиваются друг к другу и образуют на поверхности воды своеобразную пленку.

    Вы даже можете плавать булавкой по воде. Если аккуратно положить булавку на поверхность воды; поверхностное натяжение удерживает его.

    Капля дождя сохраняет свою форму, когда падает на водонепроницаемую поверхность.

    Электрическая сила

    Вы когда-нибудь пробовали собирать листы бумаги пластиковой ручкой?

    Для этого сначала нужно потереть пластиковую ручку о тряпку. Растирание придает пластику электрический заряд. Эта электрическая сила притягивает бумагу к ручке. Мы также называем эту электрическую силу статическим электричеством .

    Трение придает пластику электрический заряд. Эта электрическая сила притягивает бумагу к ручке.

    Контактные и бесконтактные силы

    Контактные силы

    Сила, которая может вызвать или изменить движение объекта при прикосновении к объекту, является контактной силой.

    Примеры контактных сил

    • Приложенная сила (толчок или тяга, приложенные к объекту)
    • Мышечная сила (сила, обусловленная действием мышц)
    • Трение
    • Сопротивление воздуха — вид трения (Прочтите урок «Сопротивление воздуху»)
    • Upthrust
    • Поверхностное натяжение

    Бесконтактные силы

    Сила, возникающая, когда два объекта не находятся в физическом контакте друг с другом, является бесконтактной силой .

    Примеры бесконтактных сил

    • Гравитация
    • Магнитная сила
    • Электрическая сила (статическое электричество)

    Автор: K8School 9:48 утра

    Тяни и толкай: Факты о силе

    Отправьте эту статью по электронной почте или поделитесь ею!

    Знаете ли вы, что все вокруг нас во всей вселенной на самом деле контролируется силой? Это довольно здорово, не правда ли?

    От наших планет, движущихся в космосе, до моря, катящегося и уходящего, а также ходьбы и бега и даже толкания вашего друга на качелях — силы в значительной степени контролируют все!

    Кто бы мог знать? Итак, давайте погрузимся в суть дела и узнаем, как работают эти таинственные силы тяги и толчка.Вы готовы?

    Что такое сила?

    Сила — это толчок или притяжение, заставляющее что-то двигаться или даже поворачиваться.

    Представьте, что вы толкаете кого-то на качелях, и они просят вас толкать все сильнее и сильнее, сила становится больше, а это приводит к большему движению.

    Или вы играете в футбол, вы мягко пинаете мяч, и он не улетает слишком быстро, но затем вы выбиваете мяч из парка, и он летит дальше и быстрее.

    То же самое происходит, когда вы что-то тянете.

    Иногда две силы работают вместе над чем-то, а затем их усилия объединяются. Это либо увеличит силу, либо фактически полностью отменит силу.

    Если они работают в одном направлении, они увеличивают эту силу, но если они работают в противоположных направлениях, они нейтрализуют друг друга.

    Если силы уравновешены, что означает, что они равны по размеру, но действуют в противоположных направлениях, объект не перемещается, но может изменить форму.

    Любая сила — это просто толчок или тяга. Даже магнетизм — это сила, точно такая же, как у магнита, который заставляет вещи двигаться.

    Подумайте о гравитации, это то, что притягивает все к земле, и это тоже сила.

    Вы когда-нибудь терли руки друг о друга или видели, как волосы встают дыбом, когда вы их сушите, это еще одна сила, и она называется трением.

    Давление — это еще один тип силы, и все дело в том, когда вы сильно на что-то давите или ваш вес давит на что-то.

    Подумайте об этом так. Если вы идете по грязи в ботинках, ваш вес оказывает давление на землю, и вы оставите после себя грязные следы и, возможно, грязные следы и дома!

    Спорим, твоя мама не обрадуется.

    Кроме того, если вы сильно надавите на что-нибудь, например, на мягкий мяч или даже на мягкий фрукт, он раздавит его, вот что такое давление.

    Как измеряется сила?

    Сила скважины измеряется в Ньютонах, названа в честь не кого иного, как покойного великого Исаака Ньютона.

    Величина силы измеряется прибором, который называется силомер или ньютон-метр. Но как это работает?

    Ну, когда груз тянет за крюк, он растягивается, а затем отскакивает назад, чтобы получить показания. Было бы здорово поиграть с этим устройством!

    Интересные факты

    Сила — это толчок или тяга. Он может заставить что-то двигаться, замедляться или ускоряться, менять направление или форму или размер. Чем больше сила, тем она мощнее.

    Ветер — это сила. Даже кусание, скручивание, растяжение, поднятие тяжестей и множество других вещей, которые мы делаем каждый день, также являются силами.

    Каждый раз, когда что-то происходит, сила тут же делает свою работу.

    Когда что-то движется, в него вовлечены несколько сил. Когда вы бросаете мяч, сила вашего броска перемещает его вперед, сила тяжести тянет его вниз, а сила сопротивления воздуха замедляет.

    Одно действие, три силы! Удивительно.

    Удивительно ровные пружины и резинки являются видами сил. Если вы надавите на них, они будут сопротивляться, а затем отскочат назад с той же силой, что и вы.

    Как сделать надувной мяч из вещей вокруг вашего дома

    Словарь

    Force — толкающий или вытягивающий эффект

    Магнетизм — сила, создаваемая электрическими токами

    Гравитация — сила, которая пытается притягивать два объекта друг к другу

    Итак, теперь вы понимаете, как работают силы «толкать и тянуть», иди и получай отличные оценки в школе!

    Физика

    Страница справки

    Вытягивание
    Сила:
    Используйте этот инструмент, чтобы дать
    тело
    константа элементов
    внешний
    тянущая
    сил
    во время пробега
    режим
    .Чтобы приложить тянущее усилие
    вектор, щелкните целевое тело, затем перетащите вектор
    в желаемом направлении и по длине. Тянущий
    вектор силы выглядит как тонкая черная заостренная линия
    отдали от тела.

    Позже вы можете изменить длину и
    направление вектора силы путем изменения размера
    это, или установив силу (величина, в
    N) и направление ( вверх, вправо, вниз,
    слева
    ) в Свойствах вектора
    Коробка.Вы можете прикрепить несколько
    векторы силы к одному телу.

    Вы также можете выбрать тягу
    тип силы . Сила может быть
    тип:

    • постоянная в оба времени (
      продолжительность прогона моделирования) и место;
    • расстояние , что означает, что
      сила постоянна только на определенном расстоянии
      (задается скользящей шкалой) после нажатия кнопки
      Бег
      кнопка.
    • длительность , что означает, что
      сила постоянна только для определенного
      длительность (задается скользящей шкалой) после
      ты щелкаешь
      Бег .

    Поскольку тела могут перемещаться только в
    горизонтальное или вертикальное направление (никогда по диагонали),
    нельзя размещать векторы горизонтальной силы на теле с
    вертикальная сила или скорость
    векторов.Обратное также верно.

    В окне свойств вы также можете установить
    метка на векторе силы (по умолчанию
    Pull ) и показывают (или не показывают)
    метка вектора и длина
    (т.е. величина или сила). Вы также можете выбрать
    показать (или скрыть) вектор силы
    во время
    Остановка
    режим, Бег
    режим или пауза
    режим.

    с выбором
    инструмент, вы можете перемещать вектор силы по поверхности
    body или изменить его направление . Если вы удерживаете
    клавишей Shift можно повернуть вектор силы на 180
    градусов с помощью клавиш со стрелкой .

    Нормальный,
    Силы трения и гравитации
    :
    Нормальные силы, силы трения и гравитации — это объекты со своими
    собственные окна свойств.Для этих сил вы можете изменить их
    наклеек и их показывают
    характеристики.

    Прочностные и направляющие свойства для
    векторы нормали и трения отключены (сила тяжести
    векторы не имеют свойств силы и направления). Эти
    силы рассчитываются во время
    Бег
    режим
    симулятором, поэтому
    изменение их силы и направления (после включения
    properties) не имеет никакого эффекта.

    3600 фунтов (комбинированное) тяговое усилие Двусторонний круглый неодимовый магнит
    — Brute Magnetics

    Наш самый большой и самый сильный магнит, это чудовище! Этот магнит был специально разработан для тяжелых работ по извлечению. Вам не нужно беспокоиться о том, в какую сторону ориентирован магнит под водой, поскольку каждая сторона обеспечивает тяговое усилие до 1800+ фунтов. Новый дизайн обеспечивает большую универсальность, позволяя использовать его как двусторонний или односторонний магнит.Болт с проушиной может ввинчиваться в боковую часть корпуса или через поверхность магнита. Использование этого магнита в односторонней конфигурации обеспечит гораздо более сильное удержание, поскольку пользователь тянет перпендикулярно цели.

    Включает две проушины с резьбой M12. Этот магнит изготовлен из стальной пластины A3 и покрыт никель-медно-никелевым покрытием, что делает его самым прочным и долговечным из имеющихся постоянных магнитов.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *