Obsah. Téma: Vzájemné působení těles, síla a její měření...3. Téma: Účinky síly, znázornění síly a skládání sil...6. Téma: Těžiště tělesa...

Transkript

1 Téma: Síla Autorka: Marta Gulová Ostrava 2006

2 Obsah Téma: Vzájemné působení těles, síla a její měření...3 Téma: Účinky síly, znázornění síly a skládání sil...6 Téma: Těžiště tělesa...10 Téma: Gravitační síla, tlaková síla a třecí síla...12 Téma: Pohybové zákony...16

3 Téma: Vzájemné působení těles, síla a její měření Fyzika 6.ročník Cíl: Žák pozná účinky síly, seznámí se s měřením síly pomocí siloměru Tělesa na sebe vzájemně působí např. noha působí na míč a míč působí na nohu. Vzájemné působení ruky a pružiny na stojan upevníme pružinu a zkusíme ji natáhnout, pociťujeme při tom, že pružina působí na naší ruku. Strana 3 (celkem 19)

4 Úkol: Připrav si z internetu referát - I. Newton. 1 N je síla, kterou přitahuje Země těleso o hmotnosti 100 g. Větší jednotky síly jsou kilonewton (kn) a meganewton (MN). 1 kn = N 1 MN = N Druhy sil: magnetická (např. magnet a ocelová sponka se přitahují) elektrická (např. hřeben z plastu a vlasy se při česání přitahují) gravitační (např. Země přitahuje padající míč) Jaké jsou účinky síly? Působení síly poznáme ze tří účinků: působením síly se mění pohyb tělesa (těleso se dává do pohybu, urychluje se, zpomaluje se nebo se mění směr jeho pohybu) např. roztlačování vozíku, úder raketou při tenisu působením síly se mění tvar tělesa (pružná tělesa se natáhla, zkrátila, plynná tělesa se stlačují) např. stlačování vzduchu hustilkou, deformace houby na tabuli působením síly se těleso rozdělí na několik částí (přetržení, přelomení) přetržení provázku, sekání dřeva Strana 4 (celkem 19)

5 Čím měříme sílu? Sílu měříme siloměrem. ZŠ a MŠ Ostrava Zábřeh, Kosmonautů 15, příspěvková organizace Základní části pružinového siloměru Jak se měří siloměrem? Na každém siloměru je uveden měřící rozsah zjisti jaký je rozsah siloměru. Na každé stupnici je nejmenší dílek kolika newtonům odpovídá nejmenší dílek stupnice. Po zavěšení závaží se pružina prodlouží a my můžeme na stupnici odečíst velikost síly. Důležité pojmy: Síla, jednotky síly, účinky síly, měření síly Mezipředmětové vztahy: Tv: Vliv síly a jejich vlastností v různých sportech - např. fotbal, vzpírání, tenis, hokej. Př: Síla zvířat. Použitá literatura: RAUNER Karel a kol. Fyzika pro 6. ročník základní školy a primu víceletého gymnázia. 1. vydání. Plzeň: Fraus, ISBN KOLÁŘOVÁ, Růžena; BOHUNĚK, Jiří. Fyzika pro 6. ročník základní škol. 2. upravené vydání. Praha: Prometheus, ISBN KOLÁŘOVÁ, Růžena; BOHUNĚK, Jiří. Fyzika pro 7. ročník základní škol. 2. upravené vydání. Praha: Prometheus, ISBN Strana 5 (celkem 19)

6 Téma: Účinky síly, znázornění síly a skládání sil Fyzika 6.ročník Cíl: Žák pochopí na čem závisí účinek síly, naučí se sílu graficky znázornit, naučí se graficky a početně skládat síly stejného a opačného směru DEMONSTRAČNÍ POKUS: Působení stejně velkých sil různého směru na pružinu Pružinu můžeme stejně velkou silou natáhnout např. ve vodorovném směru, šikmo nahoru nebo šikmo dolů. Účinky síly závisí nejen na její velikostí, ale také na směru síly.. Otevírání okna silami stejné velikosti a směru v různých místech Nejsnadněji se okno pohne při působení v bodě C. Strana 6 (celkem 19)

7 Účinek síly závisí i na místě, kde síla na těleso působí. Toto místo budeme nazývat působiště síly. Jak sílu znázorňujeme? Znázornění síly Úkol: Znázorni graficky sílu velikosti 5 N. Skládání sil stejného směru. DEMONSTRAČNÍ POKUS: a) Na dva stejné siloměry zavěsíme současně dvě závaží o hmotnosti 100 g a 200 g. První z nich napíná pružinu siloměru silou o velikosti F 1 = 1 N svisle dolů a druhé silou o velikosti F 2 = 2 N rovněž svisle dolů. b) Na jeden ze siloměrů dáme obě závaží s celkovou hmotností 300 g. Závaží působí na pružinu siloměru celkovou silou o velikosti F = 3 N svisle dolů. Shrnutí pokusu: Výslednice dvou sil stejného směru má s oběma silami stejný směr a její velikost se rovná součtu velikostí obou sil. F = F 1 + F 2 Strana 7 (celkem 19)

8 Skládání sil opačného směru Při paraglidingu působí v určitém okamžiku svisle vzhůru odporová síla vzduchu F o = 400 N a svisle dolů gravitační síla Země o velikosti F g = 700 N. Výslednice obou sil F má velikost F = 700 N 400 N = 300 N a směr větší síly, tj. svisle dolů. Výslednice dvou sil opačného směru má stejný směr jako větší síla a její velikost se rovná rozdílu velikostí obou sil. F = F 1 F 2 Skládání různoběžných sil 1. Nakreslíme síly F 1, F 2 ve vhodném měřítku se správným úhlem 2. Z koncového bodu síly F 1 nakreslíme přímku rovnoběžnou s F 2, z koncového bodu síly F 2 nakreslíme rovnoběžku s F Spojíme šipkou působiště obou sil s průsečíkem sestrojených přímek. Úhlopříčka rovnoběžníka je výslednice sil F 1, F Na výslednici nakreslíme dílky odpovídající zvolenému měřítku a určíme velikost výslednice. Strana 8 (celkem 19)

9 Výslednicí dvou různoběžných sil se stejným působištěm je síla, kterou můžeme určit graficky jako úhlopříčku rovnoběžníku vycházející ze společného působiště. Zkusme měnit velikost úhlu α, který svírají síly F 1 = 3 N a F 2 = 3 N. Při zvětšování velikostí úhlu α, který síly F 1 a F 2 svírají, se jejich výslednice F zmenšuje. Důležité pojmy: Působiště síly, výslednice sil Mezipředmětové vztahy: Čj: Pohádka O veliké řepě. TV: Přetahování lanem. Použitá literatura: RAUNER Karel a kol. Fyzika pro 7. ročník základní školy a primu víceletého gymnázia. 1. vydání. Plzeň: Fraus, ISBN KOLÁŘOVÁ, Růžena; BOHUNĚK, Jiří. Fyzika pro 6. ročník základní škol. 2. upravené vydání. Praha: Prometheus, ISBN KOLÁŘOVÁ, Růžena; BOHUNĚK, Jiří. Fyzika pro 7. ročník základní škol. 2. upravené vydání. Praha: Prometheus, ISBN Strana 9 (celkem 19)

10 Téma: Těžiště tělesa Fyzika 6.ročník Cíl: Žák pozná jaké vlastnosti má těžiště, naučí se hledat těžiště těles DEMONSTRAČNÍ POKUS: Zkus položit tužku na vodorovně natažený prst tak, aby nespadla. Rovnovážná poloha tužky Bod T se nazývá těžiště tělesa. Každé těleso má jen jedno těžiště. Do těžiště umísťujeme působiště výsledné gravitační síly F g, kterou Země působí na těleso. Poloha těžiště závisí na rozložení látky v tělese. Tělesa zavěšená nad těžištěm nebo v těžišti zůstávají v klidu. Strana 10 (celkem 19)

11 Určení polohy těžiště tenké čtvercové stejnorodé desky a koule Těžiště stejnorodé tenké čtvercové desky je v průsečíku úhlopříček. Těžiště tenké kruhové desky je ve středu kruhu. Důležité pojmy: Těžiště Použitá literatura: RAUNER Karel a kol. Fyzika pro 7. ročník základní školy a primu víceletého gymnázia. 1. vydání. Plzeň: Fraus, ISBN KOLÁŘOVÁ, Růžena; BOHUNĚK, Jiří. Fyzika pro 7. ročník základní škol. 2. upravené vydání. Praha: Prometheus, ISBN Strana 11 (celkem 19)

12 Téma: Gravitační síla, tlaková síla a třecí síla Fyzika 6. ročník Cíl: Žák pochopí vlastnosti a princip působení těchto sil Gravitační síla Gravitační síla působí na povrchu Země a v jejím okolí na všechna tělesa. Působí vždy do středu Země. Gravitační síla působí i na měsíci, je 6x menší než na Zemi. Čím dále je těleso od povrchu Země, tím na něj působí menší gravitační síla. Na čem závisí velikost gravitační síly? Gravitační sílu označujeme F g. Velikost gravitační síly závisí na hmotnosti těles roste s rostoucí hmotností. F g = m. g hmotnost gravitační zrychlení g = 9,81 N/kg g 10 N/kg Strana 12 (celkem 19)

13 Příklad: ZŠ a MŠ Ostrava Zábřeh, Kosmonautů 15, příspěvková organizace Jak velkou gravitační silou působí Země na chlapce, který má hmotnost 70 kg? m = 70 kg g = 10 N/kg F g =? (N) F g = m. g F g = F g = 700 N Chlapec je přitahován k Zemi gravitační silou o velikosti 700 N. Gravitační síla, kterou Země přitahuje tělesa o různé hmotnosti Strana 13 (celkem 19)

14 ZŠ a MŠ Ostrava Zábřeh, Kosmonautů 15, příspěvková organizace Lyžař s lyžemi na nohou nebo s lyžemi na rameni tlačí na sníh silou stejné velikosti. Proč tedy s lyžemi na nohou stlačuje sníh mnohem méně, než když má lyže na rameni? V obou případech působí lyžař stejně velkou tlakovou silou, ale pokaždé na jinou plochu. Tlaková síla, která je rozložena na velkou plochu, způsobí menší deformaci než stejná síla soustředěná na menší plochu. Říkáme, že v prvním případě vyvolá menší tlak. Tlak označujeme písmenem p. Tlak p vypočítáme, když velikost tlakové síly F dělíme obsahem plochy S, na kterou síla působí kolmo. p=f:s Jednotkou tlaku je pascal Pa. Jednotka tlaku pascal byla nazvána podle významného francouzského matematika a fyzika B. Pascala. Úkol: Připrav si z internetu referát B. Pascal Další jednotky tlaku: hektopascal kilopascal megapascal hpa kpa MPa 1 hpa = 100 Pa 1 kpa = 1000 Pa 1 MPa = Pa Třecí síla Třecí síla vzniká př Tm()Tj/R7 12 Tf0.vzájemném pohybu dvouěles. dotýkajících Třecí sílasepůsobí t proti pohybu tělesa, snaží se mu zabránit. Na čem závisí třecí síla? na tlakové síle, kterou působí těleso kolmo na podložku na materiálu na drsnosti ploch Je třecí síla užitečná? Bez třecí síly bychom nezabrzdili automobil, nábytek by klouzal po podlaze. Klidová třecí síla uvádít ělesa do pohybu. Strana 14 (celkem 19)

15 Strana 15 (celkem 19)

16 Téma: Pohybové zákony Fyzika 6. Ročník Cíl: Žák se seznámí s tím, jak se mění pohyb těles pod vlivem síly, vytvoří si základní představu o mechanice popsané třemi pohybovými zákony Zákon síly Působí-li na těleso síla, mění se jeho rychlost. To znamená, že síla uvede těleso z klidu do pohybu, pohyb tělesa se urychlí, zpomalí, zastaví nebo se změní jeho směr. uvedení do pohybu Posuvné účinky síly: Strana 16 (celkem 19)

17 Čím větší síla po určitou dobu na těleso působí, tím je změna jeho rychlosti větší. Čím větší má těleso hmotnost, tím je změna jeho rychlosti působením síly po určitou dobu menší. Závislost pohybových účinků na velikosti působící síly na hmotnosti tělesa Příklady z praxe, které potvrzují tento zákon. Například k rozjetí prázdného vozíku určitou rychlostí stačí menší síla než při vozíku plně naloženém. Pokud je v automobilu pět osob, rozjíždí se pomaleji, než když je v něm jen řidič. Také k zastavení plně obsazeného automobilu je třeba brzdit větší silou (těžší auto má delší brzdnou dráhu). Úkol: Strana 17 (celkem 19)

18 Kdo roztlačí vozík rychleji? Zákon setrvačnosti Těleso setrvává v klidu nebo v pohybu rovnoměrném přímočarém, pokud není nuceno tento stav změnit působením jiných těles. S důsledky zákona setrvačnosti se setkáváme na každém kroku: neseme-li talíř s polévkou, nemůžeme se rychle dát do pohybu ani se rychle zastavit, aniž bychom polévku vylili zakopneme-li, padáme vpřed automobil se ani po vypnutí motoru ani při brždění nezastaví okamžitě Velkou pozornost musíme věnovat projevům setrvačností, když se pohybují tělesa s velkou hmotností. Rychle jedoucí vlak musí brzdit již daleko před stanicí, aby zastavil přesně na nádraží. Veliké nákladní lodi (tankery) dokonce zastaví plavbu před přístavem a do přístavu je táhne malý vlečný člun. Zákon akce a reakce Působí-li jedno těleso na druhé silou, působí i druhé těleso na první stejně velkou silou opačného směru. Síly vzájemného působení současně vznikají a současně zanikají, každá však působí na jiné těleso. Zákon akce a reakce nás provází neustále: Strana 18 (celkem 19)

19 Neseme-li tašku, působí taška na ruku silou směrem dolů. Ruka působí na tašku stejně velkou silou opačným směrem (nahoru). Je jedno, kterou ze sil nazveme akce a kterou reakce. Dívka působí silou na sáňky, sáňky působí na ruku dívky stejně velkou silou opačného směru. Působiště obou sil jsou na koncích provázku. Důležité pojmy: Zákon síly, zákon setrvačnosti, zákon akce a reakce Mezipředmětové vztahy: Tv: Využití síly k urychlení a změně směru při různých sportech, setrvačnost ve sportu (hokej, cyklistika). D: Pohyb děla po výstřelu námořní bitvy, pirátství. Z: Zakřivení trajektorií těles ve sluneční soustavě vlivem gravitační síly. Použitá literatura: RAUNER Karel a kol. Fyzika pro 7. ročník základní školy a primu víceletého gymnázia. 1. vydání. Plzeň: Fraus, ISBN KOLÁŘOVÁ, Růžena; BOHUNĚK, Jiří. Fyzika pro 7. ročník základní škol. 2. upravené vydání. Praha: Prometheus, ISBN Strana 19 (celkem 19)