Dynamika Síla Newtonovy zákony Tíhová síla Síly působící proti

Dynamika Síla Newtonovy zákony Tíhová síla Síly působící proti

8.3.2016
Síla
• má účinky
Dynamika
– dynamické (pohybové)
– deformační
zkoumá příčiny pohybu
• zn. F, jednotka newton (N)
• veličina vektorová – F
– je nutné znát velikost a směr
Newtonovy zákony
• zákon setrvačnosti
– těleso setrvává v klidu nebo v rovnoměrném
přímočarém pohybu, pokud na něj nepůsobí
žádná síla
•
•
př.: kosmická loď, puk na ledě
brzdění a rozjezd vozidla, setřásání vody z rukou, ...
• zákon síly
• zákon akce a reakce
– každá síla (akce) vyvolává stejně velkou reakci
opačného směru
• nelze je vyrušit, každá působí na jiné těleso
• současně vznikají i zanikají
– př.: volný pád tělesa k Zemi
– působení tíhy neseného tělesa
– lodě na hladině
– zpětný ráz pušky
– síla je úměrná hmotnosti a zrychlení (F = m.a)
– úlohy 51 (50) / 3,5,...
Tíhová síla
• je příčinou volného pádu (a = g)
• tedy Fg = m.g
Síly působící proti pohybu
• tření
• odpor vzduchu (později – kapitola
aerodynamika)
1
8.3.2016
Valivý odpor
Třecí síla
• závisí na
• závisí na
– tíhové síle
– materiálu povrchu (f – součinitel smykového tření)
• na vodorovné rovině
• na nakloněné rovině
Ft  f .Fg
Ft  f .Fn  f .Fg . cos 
– tíhové síle
– materiálu povrchu (ξ – rameno valivého odporu)
– poloměru kola R
• na vodorovné rovině Fv   .
• skládání sil – hledáme výslednici (výslednou
sílu)
– úhlopříčka kosodélníku
F1
• rozklad sil
– známe výslednici a rozkládáme ji do složek v určeném
směru
– př.: nakloněná rovina
• výslednice Fg
• složka F1 uvádí těleso do pohybu
• složka Fn (normálová) působí tlakem na podložku
Fg
F2
Fn
F  F1  F2
Hybnost tělesa
• o silovém účinku rozhoduje
– hmotnost
– rychlost
Impulz síly
v
• zrychlení a 
t
F  ma  m
• hybnost – zn. p
– platí p = m.v
– vektorová veličina
Fg . cos 
Fn
 .
R
R
F1
F
– což je součet vektorů
R
• na nakloněné rovině
Fv   .
Skládání a rozklad sil
Fg
v p

t
t
F .t  p
p
• jednotka kilogrammetr za sekundu
kg.m
 kg.m / s  kg.m.s 1
s
• úlohy – uč. str. 63 (nové vyd. 62)
• součin síly a doby, po kterou síla působí je
impulz síly I = F.t
• jednotka newtonsekunda, značka N.s
• impulz síly se rovná změně hybnosti
• str. 63/2,3,4 (nové vydání str.62)
2
8.3.2016
Zákon zachování hybnosti
• hybnost soustavy těles se zachovává
• př.: střela a puška (zpětný ráz – zákon akce a
reakce) ms. vs = mp. vp
– střela má hmotnost 2 g, rychlost 300 m/s, puška
má hmotnost 4 kg – jakou má rychlost při
zpětném rázu?
• vždy je třeba řešit podle konkrétní situace
výpočet dostředivého zrychlení
• ad = ω2r nebo ad = v2/r
• příklad: dostředivé zrychlení Země při pohybu
kolem Slunce (r = 150 mil. km, v = 30 km/s)
• 0,006 m/s2
dostředivá síla
• Fd = m.ad = m.ω2r = m.v2/r
• příklad: dostředivá síla působící na Zemi při
pohybu kolem Slunce (mZ = 6.1024 kg)
Odstředivá síla
• těleso konající pohyb po
kružnici mění směr
rychlosti
• změna rychlosti ale
znamená zrychlení
= dostředivé zrychlení ad
– má směr do středu
kružnice
Odstředivá síla
• podle principu akce a reakce působí stejně
velká síla opačného směru = odstředivá síla Fo
• výpočet opět Fo = m.ad = m.ω2r = m.v2/r
• př.: jízda v zatáčce
– dostředivou silou působí povrch vozovky na
pneumatiky
– odstředivou silou pneumatiky na povrch vozovky
Kde se objevuje odstředivá síla?
•
•
•
•
ždímačka, ...
oddělování látek různé hustoty
odstředivá čerpadla
zploštění Země
nabla.cz
úlohy
• odstředivá síla působící na člověka
– na rovníku
– v ČR na 50°s.š.
[2,15 N při m = 60 kg]
• odstředivá síla působící na Zemi při pohybu
kolem Slunce
• [3,6.1022N]
zdroj: http://tahaky.lam.cz/zemepis/zeme.jpg
3
8.3.2016
Rozdíl mezi tíhovou silou a gravitací
• tíha = gravitace minus odstředivá síla
Fg  FG  Fo
Vztažné soustavy
• inerciální – platí zákon setrvačnosti
• neinerciální (zrychlující, zpomalující) – neplatí
zákon setrvačnosti
– míček na podlaze brzdícího vagónu
– zavedeme setrvačnou sílu
• pozorovatel mimo vagón ale změnu
nepozoruje
zdroj: www.gypri.cz
pohyb ve výtahu
• při rozjíždění: celkové zrychlení je g + a
– přetížení
• při brzdění: g – a
• volný pád kabiny – beztížný stav
zdroj: www.fyzika007.cz
zdroj: www.fyzika007.cz
4