Posuvné účinky síly. Pohybové zákony

Posuvné účinky síly. Pohybové zákony
Co už víme o síle?
je to fyzikální veličina – zn.: F, jednotka: 1N
popisuje vzájemné působení těles
dá se měřit siloměrem
v gravitačním poli Země působí na každé těleso gravitační síla - závisí na hmotnosti tělesa, její
působiště zakreslujeme v těžišti
účinky síly na těleso:
a)
posuvné
b)
otáčivé
c)
deformační
Posuvné účinky síly:
1. uvedení tělesa do pohybu
2. urychlení
3. zpomalení
4. zastavení
5. změna směru pohybu
Ve všech uvedených případech se mění velikost nebo směr rychlosti – tato změna závisí:

na velikosti působící síly

na hmotnosti tělesa
Pohybové účinky síly na těleso jsou základem tzv. klasické fyziky. Zformuloval je jeden z
nejvýznamnějších vědců všech dob - anglický fyzik, sir Isaac Newton na základě domněnek
vyslovených Galileem Galilei:
1. zákon síly, pohybový zákon
2. zákon setrvačnosti
3. zákon vzájemného působení těles (akce a reakce)
Sir Isaac Newton
4. ledna 1643 – 31. března 1727 v Londýně) byl anglický fyzik, matematik, astronom, přírodní
filosof, alchymista a teolog, jenž bývá často považován za jednu z nejvlivnějších osob v dějinách
lidstva. Jeho publikace Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica, vydaná v roce 1687, položila
základy klasické mechaniky a dnes bývá řazena mezi nejdůležitější knihy v historii vědy. Newton v ní
popisuje zákon všeobecné gravitace a tři zákony pohybu, které se na další tři staletí staly základem
vědeckého pohledu na fyzický vesmír. Newton propojil Keplerovy zákony pohybu planet s vlastní teorií
gravitace a dokázal, že pohyb předmětů na Zemi se řídí stejnými pravidly jako pohyb vesmírných
těles.
Tím smetl poslední pochyby o heliocentrismu a přispěl k vědecké revoluci.
1. Pohybový zákon
Působí-li na těleso síla, mění se jeho rychlost. Změna rychlosti je tím větší, čím větší síla působí a
čím menší je hmotnost tělesa.
Čím větší síla na těleso působí, tím je změna jeho rychlosti větší.
Čím větší má těleso hmotnost, tím je změna rychlosti menší.
čím větší síla, tím větší změna rychlosti
čím větší hmotnost, tím menší změna rychlosti
Proti pohybu tělesa působí brzdné síly, ty těleso po určité době zastaví.
Brzdné síly
1. síly třecí mezi pohybujícími se pevnými tělesy, při pohybu po podložce (posun židle po zemi)
2. síly odporové - při pohybu tělesa v kapalině nebo v plynu jsou to
- brzdné síly v kapalinách a plynech lze zmenšit vhodným tvarem tělesa – aerodynamický
tvar
Posuvné účinky síly. Pohybové zákony. Urychlující a brzdné účinky síly na těleso – otázky:
1. Co popisuje síla?
2. Jaké mohou být účinky síly na těleso?
3. Na čem závisí, jak velké budou posuvné účinky síly na těleso?
4. Vyslov 1. pohybový zákon.
5. Jaký vliv na těleso mají brzdné síly?
6. Jak rozdělujeme brzdné síly?
7. Na čem závisí brzdné síly?
8. Které brzdné síly působí:
- na lyžaře jedoucího z kopce
- na rybu plující ve vodě
- na parašutistu po seskoku z letadla?
Tření
je vyvoláno třecí silou Ft, která působí v místě dotyku tělesa s podložkou a působí proti
pohybu tělesa.
Příčiny vzniku tření:
 drsnost ploch, které se dotýkají
 přitahování částic na těchto plochách
Třecí síla způsobuje např.
že se zastaví kutálející míč
že se zastaví jízdní kolo, když přestaneme šlapat
že je těžší uvést těleso do pohybu než ho v pohybu udržovat
– jedná se o smykové tření
Třecí síla je tím větší
 čím je větší hmotnost tělesa
 čím drsnější jsou dotýkající se plochy
Pokud těleso podložíme válečky, naměříme menší sílu – valivé tření.
Tření působí i mezi dvěma tělesy v klidu, proto pokud těleso táhneme, nezačne se pohybovat
ihned, ale až v okamžiku překonání tohoto klidového tření
Třecí síla – otázky:
1. Co jsou brzdné síly? Které znáš?
2. Jaké jsou příčiny vzniku třecí síly?
3. Kde působí třecí síla? Jaký má směr?
4. Co způsobuje třecí síla? Uveď příklad.
5. Na čem závisí velikost třecí síly?
6. Kdy se projevuje
- smykové tření
- valivé tření
- klidové tření?
Význam třecí síly
Tření může být nevýhodné – pohybující se součástky strojů se zahřívají, odírají a stroj se
opotřebovává, spotřebovává se větší množství energie. Třecí sílu se snažíme zmenšit:
 broušením, leštěním ploch, které se dotýkají
 užitím maziva (vazelína, oleje)
 použitím ložisek – kuličkových, válečkových – tím se smykové tření změní na valivé –
zmenší se (obráběcí stroje, jízdní kola, automobily, elektromotory)
Tření může být užitečné – je nutné pro chůzi, pohyb dopravních prostředků, nefungovaly by
bez něj brzdy, nábytek by klouzal po podlaze, stopa křídy by nezůstala na tabuli, stopa tužky
na papíře.
Význam třecí síly – otázky:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Uveď příklad nepříznivých projevů tření.
Jakými způsoby můžeme zmenšit třecí sílu?
Kde se používají ložiska a proč je jejich použití výhodné?
Kdy může být tření užitečné? Uveď 3 příklady.
Jak můžeme třecí sílu zvětšit?
Ve kterém z následujících případů požadujeme, aby bylo tření co největší, kdy co
nejmenší:
- u brzd jízdního kola
- při chůzi na zledovatělém chodníku
2. Zákon setrvačnosti
Setrvačnost tělesa chápeme jako jeho schopnost setrvávat (zůstávat) ve stavu klidu nebo
rovnoměrného přímočarého pohybu.
Setrvačnost – vlastnost těles - se projevuje tím, že:
těleso setrvává (zůstává)
 v klidu, zůstává nehybné nebo
 v rovnoměrném přímočarém pohybu, pokud se těleso pohybuje
Pohybový účinek závisí na výsledné síle působící na těleso. Tělesa
pohybující se v běžných podmínkách v gravitačním poli Země jsou uvedena do pohybu silou a
dále se mohou pohybovat v důsledku setrvačnosti. Po určité době se však zdánlivě „sama
zastaví“, což je ovšem důsledek působení brzdných sil – tzn. síly třecí a odporové síly
prostředí.
Aby se např. automobil mohl pohybovat po silnici stále rovnoměrným pohybem, musíme tyto
brzdné síly vyrovnávat (překonávat) tahovou silou motoru (řidič musí mít sešlápnutý pedál
plynu).
Se setrvačností se setkáváme kolem sebe, např. při brždění automobilu, trolejbusu, vyklepávání
prachu z šatů, nasazování držadla sekery. V těchto případech prudce zabrzdíme jednu část tělesa
(šaty, držadlo) a druhá část setrvává v pohybu (prach, sekera). Setrvačnost využíváme při
posunování železničních vagonů nebo při bruslení.
Zákon setrvačnosti – otázky:
1. Napiš znění zákona setrvačnosti.
2. Které síly způsobí, že se letící míč po chvíli zastaví?
3. Na stole leží učebnice. Proč se nepohybuje, když na ni působí gravitační síla?
4. Jak se projevuje setrvačnost Tvého těla při jízdě trolejbusem:
a) při rozjíždění
b) při brždění
c) v zatáčce?
Uveď další příklady, ve kterých se setkáváme se setrvačností.
3. Pohybový zákon: zákon vzájemného působení dvou těles
(zákon akce a reakce)
Působení sil je vždy vzájemné


např. pokud se snažím odtlačit skříň, musím na ni působit silou, a také ona na mě působí silou
→ mám otlačené ruce
k vzájemnému působení dochází i u těles, která se nedotýkají – gravitační, elektrická a
magnetická síla
Obě tyto síly:
mají stejnou velikost
mají vzájemně opačný směr
současně vznikají a zanikají
nemohou být v rovnováze, přestože mají stejnou velikost a
opačný směr, protože každá tato síla působí na jiné těleso
Kde se setkáváme se silami akce a reakce?
pustíme-li nafouknutý balónek, začne se pohybovat opačným směrem, než kam uniká vzduch
z něj
kosmická raketa se po startu pohybuje vzhůru, hořící plyny z trysek unikají opačným směrem
při vyskakování z loďky musíme být opatrní, protože loďka se pohne opačným směrem
Zákon akce a reakce - otázky
1. Napiš zákon akce a reakce.
2. Mohou být síly akce a reakce v rovnováze?
3. Uveď příklad sil akce a reakce.
4. Tlačíš rukou na stěnu silou F1, stěna na tebe působí silou F2.
a) Jaká je velikost těchto sil?
b) Jaký je jejich směr?
c) Kde je jejich působiště?
d) Pokud přestane působit síla F1, jak dlouho bude ještě působit síla F2?