SÍLY A JEJICH VLASTNOSTI Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Sekunda
Vzájemné působení těles Silové působení je vždy vzájemné! 1.Působení při dotyku 2.Působení na dálku prostřednictvím polí gravitační pole elektrické pole magnetické pole
Vzájemné působení těles
Druhy působení: statické působení dynamické působení
Vzájemné působení těles
Důsledky vzájemného působení deformační účinky ( trvalé i dočasné ) pohybové účinky
Vzájemné působení těles Vzájemné působení těles letící letadlo a jeho pilot voda v rybníce a plující loďka učebnice na lavici a lavice parašutista a Země magnetická tabule a magnet na ní zelektrovaný monitor a prachová částice skoba ve zdi a obraz, který na ní visí jedoucí vlak a sedící cestující v něm tenista odpalující míček a míček
Statické / dynamické
Dotykem / na dálku
Vzájemné působení těles Vzájemné působení těles letící letadlo a jeho pilot voda v rybníce a plující loďka učebnice na lavici a lavice parašutista a Země magnetická tabule a magnet na ní zelektrovaný monitor a prachová částice skoba ve zdi a obraz, který na ní visí jedoucí vlak a sedící cestující v něm tenista odpalující míček a míček
Statické / dynamické S D S D S D S S D
Dotykem / na dálku DO DO DO ND DO ND DO DO DO
Síla Vyjadřuje vzájemné působení těles. odvozená fyzikální veličina značka: F základní jednotka: N ( Newton ) další jednotky: mN, kN, MN, ...
Síla Účinky síly: pohybové účinky deformační účinky Účinek síly závisí na její velikosti, směru a působišti. Síla je určena velikostí, směrem a působištěm. Působiště je bod, ve kterém síla působí.
Síla Sílu znázorňujeme orientovanou úsečkou. Je třeba vhodně zvolit měřítko. Sílu zjišťujeme pomocí siloměru.
Síla Úsečka, která odpovídá 1 N, je dlouhá 3 cm. Jaká úsečka bude představovat ve stejném měřítku sílu o velikosti 4 N? Síla 1 N je znázorněna úsečkou o délce 1,5 cm. Jakou sílu bude představovat ve stejném měřítku úsečka dlouhá 9 cm? Úsečka, která odpovídá 3 N, je dlouhá 4,2 cm. Jaká úsečka bude představovat ve stejném měřítku sílu o velikosti 8 N? Síla 4 N je znázorněna úsečkou o délce 0,5 cm. Jakou sílu bude představovat ve stejném měřítku úsečka dlouhá 2,75 cm?
Skládání rovnoběžných sil Výslednice sil - síla, která by měla stejné účinky jako původní síly. Skládání sil působících stejným směrem. Skládání sil působících opačným směrem. Skládání rovnoběžných sil s různým působištěm.
Příklad 1
Pavel zdvihá kbelík silou 70 N. Jakou silou mu musí pomoci Radek, aby společně zvedli kbelík o hmotnosti 12 kg?
Příklad 2
Při přetahování lanem táhlo družstvo červených silou 1200 N, družstvo modrých silou 1450 N. Jaká byla výsledná síla?Které družstvo vyhrálo?
Příklad 3
Na jeden konec tyče o délce 1 m působí síla o velikosti 20 N, na druhý konec síla o velikosti 30 N. Určete graficky výslednici sil, pokud jsou síly a) stejného směru, b) opačného směru.
Příklad 4
Dva dělníci nesou trám o délce 2 m na jeho koncích. Na jednoho z nich působí síla 300 N, na druhého síla 400 N. Určete graficky výslednici těchto dvou sil.
Různoběžné síly Skládání dvou různoběžných sil jen síly se společným působištěm nelze určit početně velikost výslednice Rozklad síly do dvou směrů nejčastěji do dvou kolmých směrů
Tíhová síla
Liší se od gravitační síly. Gravitační síla působí na každá dvě tělesa.
Fg = m ⋅ g
Tíhová síla Kromě gravitační síly působí na tělesa na Zemi ještě další síly Odstředivá síla působí ve všech otáčejících se soustavách i Země se otáčí čím rychlejší otáčení, tím větší odstředivá síla
Tíhová síla Tíhová síla je výslednicí gravitační síly a odstředivé síly gravitační síla - směřuje vždy do středu Země odstředivá síla - kolmá k ose Země, na pólech nulová
Tíhová síla Velikost tíhové síly: FG Fg Působiště tíhové síly: těžiště nachází se v geometrickém středu a pravidelných těles lze jej zjisti zavěšováním každé těleso má jen jedno těžiště může ležet i mimo těleso poloha závisí na rozložení látky v tělese
Setrvačnost Schopnost tělesa pohybovat se pořád dál, např. nezastavovat. Zákon setrvačnosti: “Těleso setrvává v klidu nebo v pohybu rovnoměrně přímočarém, pokud není nuceno tento stav změnit působením jiných těles.” Je označován jako 1. Newtonův pohybový zákon Důsledky setrvačnosti?
Síla a změny pohybu Souvisí s pohybovými účinky síly. 1.Síla působící se směru pohybu těleso urychluje. 2.Síla působící proti směru pohybu těleso zpomaluje. 3.Síla působící kolmo ke směru pohybu zakřivuje trajektorii.
Síla a změny pohybu
Síla a změny pohybu Souvisí s pohybovými účinky síly. 1.Síla působící se směru pohybu těleso urychluje. 2.Síla působící proti směru pohybu těleso zpomaluje. 3.Síla působící kolmo ke směru pohybu zakřivuje trajektorii. 4.Síla působící v obecném směru... ?
Síla a změny pohybu
Zákon síly: “Čím větší je působící síla, tím výraznější je změna pohybu. Čím větší je hmotnost tělesa, tím menší je změna pohybu.” Je označován jako 2. Newtonův pohybový zákon
Akce a reakce Síla, kterou působí první těleso na druhé - akce Síla, kterou působí druhé těleso na první - reakce Zákon akce a reakce: “Dvě tělesa na sebe navzájem působí stejně velkými silami opačného směru. Tyto síly označujeme jako akce a reakce. Obě síly působí současně. Vždy působí na různá tělesa, proto se neruší.” Je označován jako 3. Newtonův pohybový zákon
Akce a reakce Působení Země - Měsíc
Akce a reakce Působení Země - Měsíc
Fg
Akce a reakce Působení Země - Měsíc
Fg -Fg
Akce a reakce
Akce a reakce
F
Akce a reakce
F
-F
Otáčivý účinek síly Čím větší síla, tím větší otáčivý účinek. Čím větší vzdálenost působiště síly od osy otáčení, tím větší otáčivý účinek. F
r
Otáčivý účinek síly Moment síly fyzikální veličina vyjadřující otáčivý účinek síly značka: M vzorec: M = r ⋅ F základní jednotka: N∙m (newtonmetr)
Otáčivý účinek síly
Rozlišujeme i směr otáčení: ve směru hodinových ručiček proti směru hodinových ručiček
Otáčivý účinek síly Využití momentu síly otevírání dveří otevírání PET lahví momentový klíč točivý moment u motorů
Otáčivý účinek síly Dvojice sil dvě rovnoběžné síly opačného směru a stejné velikosti různá působiště vzdálenost působišť = rameno dvojice sil výslednice sil je nulová, přesto mají otáčivý účinek moment dvojice sil:
Otáčivý účinek síly Rovnováha stav, kdy je těleso v klidu nulová výslednice sil nulový moment sil
Otáčivý účinek síly Může nastat rovnováha na houpačce i při různých hmotnostech?
Otáčivý účinek síly Může nastat rovnováha na houpačce i při různých hmotnostech?
Příklad 5
Řidič uvolňoval matici na kole auta klíčem, který držel 25 cm od osy šroubu. Působil na klíč kolmo silou 320 N. Jakým momentem působil na matici?
Příklad 6
Jak velkou sílu můžeme použít při utahování šroubu, má-li být utažen momentem síly 110 Nm a držíme-li klíč 15 cm kolmo od osy otáčení?
Tlak a tlaková síla Tlaková síla = síla působící kolmo na nějakou plochu. tlak fyzikální veličina vyjadřující účinek tlakové síly na plochu značka: p F vzorec: p = S základní jednotka: Pa ( Pascal )
další jednotky: kPa, MPa, hPa, ...
Tlak a tlaková síla Tlaková síla má zejména deformační účinky snižují se zvětšením plochy Naopak se tlak zvětší zmenšením plochy
Příklad 7
Které zvíře zanechá hlubší stopy: slon s hmotností 5 tun a s celkovou plochou chodidel 0,5 m2, nebo gazela s hmotností 10 kg a plochou kopyt 50 cm2?
Příklad 8
Jakým tlakem působíš na zem, když stojíš?
Příklad 9
Tank o hmotnosti 50 t vyvolá na zem tlak 62,5 kPa. Vypočítej obsah stykové plochy pásů.
Příklad 10
Tlak větru je 1200 Pa. Vypočítej tlakovou sílu působící na lodní plachtu o obsahu 2,5 m2.
Smykové tření Vzniká při pohybu jednoho tělesa po druhém. Působí vždy proti směru tělesa. Důsledkem je vznik třecí síly, která brání pohybu těles. Příčiny: ne zcela rovný povrch těles přitažlivé síly mezi atomy
Smykové tření Velikost třecí síly závisí na: tlakové síle, materiálech. Velikost třecí síly nezávisí na: rychlosti pohybu, velikosti styčných ploch (jen velmi málo).
Smykové tření
Působiště: na styčných plochách Snaha zvýšit smykové tření: ... Snaha snížit smykové tření: ...
Klidové tření
Je třeba jej překonat při uvedení tělesa do pohybu. Působí zde klidová třecí síla. Je vždy větší než smykové tření.
Valivé tření Vzniká při odvalování se jednoho tělesa po druhém. Působí také proti pohybu. Je mnohem menší než smykové tření. Využití malého valivého tření: ...
Odpor prostředí Vzniká při pohybu těles v kapalinách a plynech. Působí proti pohybu. Závisí na rychlosti tělesa a jeho tvaru. Tvar je vyjádřen koeficientem Cx
Odpor prostředí
Odpor prostředí Pro co nejmenší odpor prostředí hledáme tělesa s aerodynamickým ( hydrodynamickým ) tvarem.
