Newtonovy pohybové zákony

Transkript

1 Newtonovy pohybové zákony Zákon setrvačnosti = 1. Newtonův pohybový zákon (1. Npz) Zákon setrvačnosti: Těleso setrvává v klidu nebo rovnoměrném přímočarém pohybu, jestliže na něj nepůsobí jiná tělesa (nebo silová pole) silou nebo jestliže jsou síly působící na těleso v rovnováze. [Jestliže na těleso nepůsobí žádná jiná tělesa nebo silová pole silou, pak zůstává v klidu nebo v rovnoměrném a přímočarém pohybu.] (viz new str. 61 / obr a str. 62 / obr. 1.65) Zákon síly = 2. Newtonův pohybový zákon (2. Npz) Fg = m g (F = m a (a = zrychlení [m/s 2 ])) Zrychlení tělesa znamená, že se mění rychlost pohybu tělesa. Druhý Newtonův pohybový zákon říká, že síla není příčinou pohybu, ale změny pohybu. Na rozdíl od prvního pohybového zákona se tělesa, na která působí síla, nebudou pohybovat rovnoměrně přímočaře, ale jejich pohyb bude zrychlený, zpomalený, bude měnit směr, případně kombinace těchto možností. Jestliže na těleso působí síla, pak se těleso pohybuje se zrychlením, které je přímo úměrné působící síle a nepřímo úměrné hmotnosti tělesa. (viz cs.wikipedia.org) 1

2 Zákon vzájemného působení dvou těles = 3. Newtonův pohybový zákon (3. Npz)!!! Tento zákon se nepřesně nazývá Zákon akce a reakce!!! Zákon vzájemného působení dvou těles: Působí-li jedno těleso na druhé silou, působí i druhé na první silou stejně velkou opačného směru. Síly vzájemného působení současně vznikají a současně zanikají. Každá z nich působí na jiné těleso. Síly vzájemného působení dvou těles působí na dvě různá tělesa, proto se nemohou ve svých účincích rušit nejsou v rovnováze. (viz new str. 65 / obr str. 66 / obr. 1.73) Otázka: Tlačíš-li rukou na stěnu silou F1, působí stěna na ruku silou F2. a) Co platí pro velikost, směr a působiště těchto sil? Nakresli si obrázek a barevně nakresli působící síly! b) Jestliže přestane působit síla F1, jak dlouho bude ještě působit síla F2? 2

3 Deformační účinky síly Deformaci těles způsobují tlakové síly. Když velikost tlakové síly F vydělíme plochou S, na kterou síla působí, získáme tlak. Tlak: je to fyzikální veličina značí se p základní jednotka je 1 Pascal 1 Pa vedlejší jednotky jsou mpa, hpa (1 hektopascal = 100 Pa), kpa, MPa, GPa základní vzorec pro výpočet je: p = F : S tlak kapalin a plynů se měří tlakoměrem V praxi se musí tlak v některých případech zmenšovat, v některých zvětšovat. Tlak zmenšujeme: zmenšením působící síly (vrtání do tvrdých materiálů ) zvětšením stykové plochy (sněžnice, lyže, leh na led na rybníce ) Tlak zvětšujeme: zvětšením působící síly (zvětšení nákladu nad hnací nápravou auta v zimě atd.) zmenšením stykové plochy (zúžení zimních pneumatik vůči letním, broušení nožů, seker atd.) 3

4 Tření a třecí síla Třecí síly vznikají při pohybu pevných těles po podložce, např. při posunování židle, nábytku atd. Tento jev nazýváme tření. Příčinou tření je třecí síla. Třecí síla působí VŽDY proti směru pohybu. Třecí síla působí ve stykové ploše tělesa s podložkou. Třecí síla: fyzikální veličina značí se Ft základní jednotka je 1 Newton 1 N velikost závisí přímo úměrně na tlakové síle, která působí kolmo na podložku dále závisí na materiálu a drsnosti stykových ploch Odpověz písemně celými větami na otázky str. 117 / o1, o2, u1!! Měření třecí síly Při rovnoměrném pohybu tělesa (= stále stejnou rychlostí) měří siloměr velikost síly F, kt. je stejně velká jako třecí síla působící proti pohybu tělesa, neboli při rovnoměrném pohybu siloměrem změříme velikost třecí síly Ft. str / obrázky Posouvá-li se jedno těleso po povrchu druhého tělesa, mluvíme o smykovém tření a o smykové třecí síle. Při uvádění tělesa do pohybu působí proti směru pohybu klidová třecí síla Ft. Klidová třecí síla je větší než třecí síla při pohybu. Odpověz písemně celými větami na otázky str. 120 / o2, o3!! 4

5 Význam třecí síly pro pohyb těles v praxi Uveď příklady nepříznivých projevů tření. Jakým způsobem třecí sílu zmenšujeme? při vzájemném pohybu součástí strojů se součásti zahřívají, stykové plochy se odírají a stroj se rychle opotřebovává leštěním stykových ploch, mazáním nebo použitím ložisek (valivý odpor je 20x až 30x menší než smykový) Uveď příklady, kdy je tření užitečné nebo přímo nezbytné. Jakým způsobem třecí sílu zvětšujeme? při chůzi i běhu, při brzdění atd. zdrsňování stykových ploch (v zimě sypání chodníků štěrkem, vzor na pneu ) uzel na tkaničkách, hřebíky ve zdi, nábytek na podlaze - využití klidové třecí síly. str. 119 / obr a,b 5

6 S k l á d á n í s i l Skládání sil stejného směru Síla, která má na těleso stejný účinek jako několik současně působících sil, se nazývá výslednice těchto sil. Nalezení výslednice sil se nazývá skládání sil. Výslednice dvou sil stejného směru má s oběma silami stejný směr a její velikost se rovná součtu velikostí obou sil. F = F1 + F2 F = F1 + F2 + F3 Fn = F1 + F2 + F3 + F4 + + Fn Příklady: Př. 1: Saně táhnou 2 psi, jeden silou 150 N a druhý silou 230 N. Jakou silou by musel táhnout saně jeden pes, aby saně jeli stejnou rychlostí? Nakresli obrázek a zakresli barevně síly! Př.3: Jaká je výslednice sil, jestliže na automobil působí současně stejným směrem tři lidi silami N; 2,03 kn a N? Nakresli obrázek a zakresli barevně síly! Př. 5: Na houpačce sedí muž o hmotnosti 85 kg a žena o hmotnosti 53 kg. Jak velkou gravitační silou celkem na houpačku působí? Nakresli obrázek a zakresli barevně síly! 6

7 Skládání sil opačného směru Síla, která má na těleso stejný účinek jako několik současně působících sil, se nazývá výslednice těchto sil. Nalezení výslednice sil se nazývá skládání sil. Výslednice dvou sil opačného směru má stejný směr jako větší síla a její velikost se rovná rozdílu velikostí obou sil. F = F1 F2 F = F3 F2 F1 F = ( F1 + F2) ( F3 + F4) Dvě síly stejné velikosti, ale opačného směru, které působí současně na jedno těleso v jedné přímce, mají nulovou výslednici, neboli jsou v rovnováze. Jejich pohybové účinky na těleso se ruší. (viz new str / obr. 1.38b,c-1.39) Rovnovážná poloha tělesa Těleso je v rovnovážné poloze, když síly na něj působící jsou v rovnováze, tzn. že výslednice všech sil působících na těleso je nulová. F = 0 N!!! (viz new str / obr ) 7

8 Příklady: Př.1: Jeřáb zvedá silou 15,2 kn kolmo vzhůru automobil o hmotnosti 1,3 tuny. Jakou velikost a směr má výslednice? Nakresli obrázek. Př.2: Při seskoku padákem působí na parašutistu s padákem o celkové hmotnosti 122 kg vzduch odporem 1,1 kn. Jak velkou výslednou silou je přitahován k zemi. Skládání různoběžných sil Skládání sil působících různými směry se buď skládá graficky (rýsováním), nebo pomocí výpočtů trojúhelníků (až na střední škole). (viz new str ) 8