o взаимодействие всей биосферы с природными системами Земли;

o внутриорганизменные биологические процессы, направленные на обеспечение сохранения организмов, поддержание стабильности внутренней среды в меняющихся условиях существования;

o надорганизменные процессы, выражающие отношения между представителями различных видов в экосистемах и определяющие их численность, зону распространения (ареал) и эволюцию.

3. В обществе:

o многообразные проявления сознательной деятельности людей;

oвсе высшие формы отражения и целенаправленного преобразования действительности.

Каждая из этих форм включает			в себя бесконечное множество видов
движения. Даже простейшее механическое движение включает в себя такие виды,
как равномерное прямолинейное, равноускоренное (замедленное), криволинейное,
хаотическое движение.
На	каждом структурном уровне		материи	проявляются	свои форм
движения и функционирования соответствующих материальных систем.
Наиболее сложной формой движения являетсясоциальная. Она включает
изменения	социальных	групп, слоёв,	классов,	этнические	изменения,

демографические процессы, развитие производительных сил и производственных отношений и другие изменения, определяемые законами движения на социальном уровне материи. Проявлением социальных форм движения служат и процессы отражения действительности в мышлении, которые основываются на синтезе всех физико-химических и биологических форм движения в мозгу человека.

Между всеми формами движения материи существует тесная взаимосвязь. Она обнаруживается, прежде всего, в историческом развитии материи и в возникновении высших форм движения на основе относительно низших. Высшие формы движения синтезируют в себе низшие. Так, человеческий организм функционирует на основе взаимодействия физико-химических и биологических форм движения, находящихся в нём в неразрывном единстве, и одновременно человек проявляет себя как личность– носитель социальной формы движения. Вместе с тем, высшие формы движения материи качественно отличны от низших

и несводимы	к	ним. Грубое сведение высших форм к низшим ведёт
механицизму и недопустимым упрощениям.
Движение – это любое изменение вообще, независимо от характера,
направления и результатов.
Особый	вид	изменения, являющийся		необратимым	и	обязательно
включающий в себя качественные преобразования называется развитием.
Развитие		характеризуется	направленностью, поступательностью,

преемственностью, моментами повторяемости, отрицанием старого и появлением нового.

2. ЛАБОРАТОРНАЯ УСТАНОВКА

Наиболее очевидный путь исследования прямолинейного движения тел под действием силы тяжести– это изучение свободного падения. Однако этому

54

методу существенно препятствует большая величина ускорения при свободном падении. Действительно, при малой высоте прибора время падения тела составит малые доли секунды, и ошибки фиксации начала и конца движения окажутся соизмеримыми со временем падения. При большой же высоте прибора падающее тело наберет значительную скорость, и сила сопротивления воздуха, которая при малых скоростях движения возрастает пропорционально скорости тела, окажется соизмеримой с силой тяжести. Это, в свою очередь, приведет к уменьшению ускорения. Преодолеть указанные трудности(уменьшив ускорение до приемлемых величин) позволяет устройство для проверки законов падения тел,

изобретённое	английским физикомДжорджем Атвудом (1746–1807гг.) и
получившее название «машина Атвуда».
Основой	машины	Атвуда(рис. 2.1) является

вертикальная штанга 1 со шкалой. На верхнем торце штаги закреплен легкий блок 2, способный вращаться с незначительным трением. Через блок перекинута тонкая нить с прикрепленными грузами 3 одинаковых

масс	m . С	помощью	тормоза4 грузы		могут
удерживаться в состоянии покоя. На штанге крепятся
два	кронштейна 5 и 6		с	фотоэлектрическими
датчиками.		Фотоэлектрический		датчик	верхнего
кронштейна		формирует		импульс	напряжения,

сигнализирующий о начале движения, датчик нижнего кронштейна – импульс, сигнализирующий о конце движения. Верхний кронштейн – подвижный, его можно перемещать вдоль штанги и фиксировать в любом положении, задавая, таким образом, длину пути груза. Нижний кронштейн – неподвижный, он оснащен платформой с резиновым амортизатором, в которую ударяется правый груз, завершая движение. (На рисунках векторные величины выделены жирным шрифтом).

Рис. 2.1. Машина Атвуда

55

	Если на правый груз положить перегрузок массой m1 ,
	то система грузов, связанных нитью, начнет двигаться
	с некоторым	ускорением a	(рис. 2.2). Пренебрегая
	силой сопротивления воздуха, массой блока и силой
	трения в блоке, а также, полагая нить нерастяжимой и
	невесомой, можно считать,		что на	каждый груз
	действуют две силы: сила тяжести со стороны Земли
	и сила натяжения нити. Причем силы натяжения,
	действующие на оба груза, в этом случае одинаковы.
	Уравнения движения грузов имеют вид:
	r	r
	mg	+ T = ma (для левого груза),
	(m + m )gr	+ T = (m + m )ar	(для правого груза)
	1	1
	Спроектировав уравнения на ось OX ,			направленную
	вертикально вниз, получим:
	для левого груза
	mg - T = -ma ,		(2.1)
	для правого груза
Рис. 2.2. Движение грузов	(m + m1 )g - T = (m + m1 )a ,			(2.2)
под действием сил

где g – ускорение свободного падения;

T – сила натяжения нити.

Совместное решение уравнений(2.1) и (2.2) даёт формулу для расчёта ускорения системы грузов:

	a =	m1g	.	(2.3)
		2m + m1

Из формулы (2.3) следует, что ускорение системы прямо пропорционально результирующей внешних сил, действующих на систему (в данном случае – силе тяжести перегрузка массой m1 ), и обратно пропорционально массе всей системы. В этом легко убедиться, записав второй закон Ньютона для всей системы «грузы –

нить» в целом. При этом для наглядности систему целесообразно развернуть вдоль одной горизонтальной ,осивыбрав её направление, например, от одиночного груза к грузу с перегрузом (рис. 2.3):

Рис. 2.3

56

Из рисунка видно, что результирующая внешних сил, приложенных к системе «грузы – нить», в соответствии со вторым законом Ньютона равна

(m + m1 )g - mg = (2m + m1 )a .			(2.4)
Формулы (2.3) и (2.4)	справедливы лишь	при условии	принятых	выше
допущений. Здесь отметим,	что масса блока и	дополнительные	внешние	силы

(сила трения в блоке и сила сопротивления возд) уменьшаютха величину ускорения.

Формулы кинематики для пути и скорости при прямолинейном равноускоренном движении имеют вид

s = u0t +	at 2
	2 ,	(2.5)

u = u0 + at

где u0 – начальная скорость тела; t – время ускоренного движения. Используя формулы (2.5) и полагая в них u0 = 0 , ускорение тела можно

найти по любой из двух формул:

a = 2s t 2 ,	(2.6)
a = u t .	(2.7)

Сопоставление значений ускорения, вычисленных по формулам (2.6) и (2.7), с величиной ускорения, рассчитанного по формуле(2.3), позволяет проверить кинематические формулы пути и скорости тела при равноускоренном движении, что и составляет содержание первых двух заданий работы.

2. ЗАПУСК КОМПЬЮТЕРНОГО ИМИТАТОРА

На экране монитора в меню«Физическая лаборатория», подведя курсор и щелкнув левой кнопкой мыши, откройте раздел «Механика и колебания». Затем, этой же кнопкой выберите лабораторную работу«Изучение равноускоренного

движения на	машине	Атвуда» и, подведя	курсор,	активируйте	клавишу
«Выполнить».	При этом	откроется окно	с	изображением	и описани

конструкции машины Атвуда. Ознакомившись с имитируемой установкой, активируйте левой кнопкой мыши клавишу«Выполнить» и далее выполняйте экспериментальную часть работы, действуя этой же кнопкой в соответствии с указаниями на экране монитора и пунктами одного из разделов«Порядок выполнения задания на компьютерном имитаторе».

57