Закон физики для 7 класса: определение и основные принципы

Физическая наука является одной из ключевых областей знаний, которая изучает природные явления и законы, определяющие их поведение. Для учеников 7 класса важно освоить основные законы физики, которые помогут им лучше понять и объяснить мир вокруг себя.

Одним из основных законов физики, изучаемых в 7 классе, является закон Архимеда. Этот закон гласит, что на тело, погруженное в жидкость или газ, действует сила, равная весу вытесненной этим телом жидкости или газа. Для лучшего понимания этого закона, можно привести пример с плаванием корабля. Корабль может плавать на воде благодаря действию поддерживающей силы, равной весу воды, вытесненной корпусом корабля.

Еще одним важным законом физики, который изучается в 7 классе, является закон сохранения энергии. Согласно этому закону, энергия не может возникнуть из ничего и исчезнуть в никуда, она только переходит из одной формы в другую. Например, кинетическая энергия падающего тела при ударе о землю превращается в звуковую и тепловую энергию.

Закон Ньютона о движении

Закон Ньютона о движении, или первый закон Ньютона, известный также как закон инерции, утверждает, что тело остается в покое или движется прямолинейно равномерно, пока на него не действуют внешние силы.

Этот закон говорит о том, что всякое изменение состояния движения тела происходит только под действием внешних сил. Если на тело не действуют силы, то оно сохраняет свое состояние покоя или равномерного прямолинейного движения. Если же на тело действует сила, то оно будет изменять свое движение в направлении и величине по второму закону Ньютона.

Примером закона Ньютона о движении может служить ситуация, когда автомобиль находится на парковке. Пока на автомобиль не действуют внешние силы, он остается в покое. Если на автомобиль начинает действовать сила, например, когда водитель начинает давить на педаль газа, автомобиль начинает двигаться вперед. В этом случае сила давления на педаль газа является внешней силой, которая изменяет состояние движения автомобиля.

Закон Архимеда о всплывающих телах

Этот закон объясняет, почему всякий предмет, погруженный в воду или другую жидкость, имеет видимую потерю своего веса. Если вес погруженного объекта меньше веса вытесненной жидкости, то объект будет всплывать. Если же вес объекта превышает вес вытесненной жидкости, то объект останется на дне.

Примером применения закона Архимеда может служить плавание корабля или шарика на воде. Корабль или шарик изготавливают из материалов, плотность которых меньше плотности воды. Это позволяет им всплывать и плавать на поверхности воды. Когда вода начинает вытекать из шарика или якорь начинает спускаться на дно, плотность становится меньше плотности воды, и объект начинает двигаться вверх. Это явление также объясняет почему тела, изготовленные из пенополистирола (стайрол), используются в плотных системах для изоляции. Пенополистирол имеет очень маленькую плотность, что делает его отличным вспенивающим материалом.

Закон сохранения энергии

Согласно этому закону, полная энергия замкнутой системы остается постоянной во времени, если на нее не действуют внешние силы. То есть, если в системе нет никаких потерь энергии, сумма кинетической и потенциальной энергии остается постоянной. Если же в системе происходят потери энергии, то энергия преобразуется из одной формы в другую, но их сумма остается постоянной.

Закон сохранения энергии может быть наглядно проиллюстрирован на примере падающего тела. Когда тело падает с некоторой высоты, его потенциальная энергия уменьшается, а кинетическая энергия увеличивается. При достижении поверхности Земли вся потенциальная энергия тела преобразуется в кинетическую энергию.

Важно отметить, что закон сохранения энергии работает не только для отдельных объектов, но и для систем в целом. Например, если два объекта взаимодействуют друг с другом, их полная энергия остается постоянной.

Закон сохранения энергии играет важную роль в изучении различных явлений и процессов в физике, позволяя определить, как энергия преобразуется и перераспределяется в системах.

Закон Кулона об электрическом взаимодействии зарядов

Формула закона Кулона имеет вид:

F = k * (q1 * q2) / r^2

где F — сила взаимодействия, k — постоянная, q1 и q2 — величины зарядов, r — расстояние между зарядами.

Закон Кулона применяется для описания множества явлений, связанных с электростатикой, например:

1. Притяжение и отталкивание зарядов. Если заряды имеют разный знак (один заряд положительный, другой отрицательный), то они притягиваются друг к другу. Если заряды имеют одинаковый знак (оба положительные или оба отрицательные), то они отталкиваются.
2. Создание электрического поля. Заряды создают вокруг себя электрическое поле, которое воздействует на другие заряды.
3. Движение зарядов в электрическом поле. Заряды могут двигаться под действием электрических сил, возникающих в электрическом поле.
4. Электростатический потенциал. Закон Кулона позволяет вычислять электростатический потенциал на различных расстояниях от заряда.

Таким образом, закон Кулона играет важную роль в изучении электростатики и позволяет предсказывать и объяснять электрические явления и явления взаимодействия зарядов.

Закон Ампера о взаимодействии токов

Согласно закону Ампера, токи ведут себя таким образом, что они создают вокруг себя магнитное поле. Величина магнитного поля, создаваемого током, пропорциональна величине тока и обратно пропорциональна расстоянию от провода, по которому течет ток.

Закон Ампера формулируется следующим образом:

Сумма векторных произведений магнитных полей, создаваемых элементами тока, расположенными на замкнутом контуре, равна произведению силы тока на площадь, охваченную контуром.

То есть, если имеется замкнутый проводящий контур, по которому протекает ток, то магнитное поле, создаваемое этим током, можно выразить с помощью интеграла:

B ⋅ dl = μ₀ ⋅ I, где B – магнитное поле, создаваемое током, I – сила тока, dl – векторное приращение длины замкнутого контура, μ₀ – магнитная постоянная.

Пример применения закона Ампера: рассмотрим круговой проводник с током I, расположенный в плоскости. Вокруг проводника будет образовываться кольцевое магнитное поле, силовые линии которого будут концентрическими окружностями. Направление магнитного поля определяется правилом правого винта: если указать направление тока большим пальцем правой руки, то кончиками пальцев обхватывающей пятки будет направление линий магнитного поля.

Закон Ампера имеет множество практических применений, включая расчет магнитных полей вокруг проводов, электромагнитные системы, генераторы и электродвигатели. Он является важным инструментом при изучении электромагнетизма и используется для разработки многих устройств и технологий.

Закон Гука о силе упругости

Согласно закону Гука, сила упругости, действующая на упругий объект, пропорциональна его деформации и обратно пропорциональна его упругой характеристике, которая называется жесткостью.

Закон Гука можно выразить следующей формулой:

F = k * Δl

Где:

• F – сила упругости, действующая на объект (Ньютоны);
• k – упругая характеристика объекта, также известная как коэффициент упругости или жесткость (Н/м);
• Δl – изменение длины или деформация объекта (метры).

Примером применения закона Гука может служить растяжение пружины. Если на пружину действует сила растяжения, пропорциональная ее деформации, то сила упругости, действующая на пружину, также будет пропорциональна ее деформации.

Закон Гука применим не только к пружинам, но и к другим упругим телам, таким как резиновые полоски, проволока и резиновые шарики.

Закон Гей-Люссака о давлении газа

Согласно закону Гей-Люссака, если объем газа не меняется, то давление прямо пропорционально температуре в абсолютной шкале (Кельвинах). Это означает, что если температура газа увеличивается вдвое, то и его давление также увеличивается вдвое.

К примеру, если у нас есть закрытый цилиндр с газом, и мы поднимаем температуру этого газа, то в результате давление внутри цилиндра также увеличивается. Это происходит потому, что при увеличении температуры молекулы газа получают больше энергии и начинают двигаться быстрее, что приводит к столкновениям с стенками цилиндра и, следовательно, к увеличению давления.

Закон Гей-Люссака является частным случаем более общего закона идеального газа — закона Бойля-Мариотта. Вместе эти законы позволяют описать изменения свойств газа при различных условиях и являются основой для понимания процессов, происходящих с газами.