Kinematika II. Vrhy , (2.1) . (2.3) , (2.4)



Podobné dokumenty
BIOMECHANIKA KINEMATIKA

Mechanika - kinematika

Fyzika 1 - rámcové příklady Kinematika a dynamika hmotného bodu, gravitační pole

KLASICKÁ MECHANIKA. Předmětem mechaniky matematický popis mechanického pohybu v prostoru a v čase a jeho příčiny.

2. Kinematika bodu a tělesa

BIOMECHANIKA. Studijní program, obor: Tělesná výchovy a sport Vyučující: PhDr. Martin Škopek, Ph.D.

FYZIKA I. Rovnoměrný, rovnoměrně zrychlený a nerovnoměrně zrychlený rotační pohyb

1 Rozdělení mechaniky a její náplň

KINEMATIKA HMOTNÉHO BODU. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Mechanika - 1. ročník

Základní pojmy Rovnoměrný přímočarý pohyb Rovnoměrně zrychlený přímočarý pohyb Rovnoměrný pohyb po kružnici

Počty testových úloh

R2.213 Tíhová síla působící na tělesa je mnohem větší než gravitační síla vzájemného přitahování těles.

Rychlost, zrychlení, tíhové zrychlení

Shrnutí kinematiky. STŘEDNÍ ODBORNÁ ŠKOLA a STŘEDNÍ ODBORNÉ UČILIŠTĚ, Česká Lípa, 28. října 2707, příspěvková organizace

7. Gravitační pole a pohyb těles v něm

Digitální učební materiál. III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Příjemce podpory Gymnázium, Jevíčko, A. K.

Kinematika hmotného bodu

BIOMECHANIKA DYNAMIKA NEWTONOVY POHYBOVÉ ZÁKONY, VNITŘNÍ A VNĚJŠÍ SÍLY ČASOVÝ A DRÁHOVÝ ÚČINEK SÍLY

Kinematika tuhého tělesa. Pohyb tělesa v rovině a v prostoru, posuvný a rotační pohyb

Parametrická rovnice přímky v rovině

4. Práce, výkon, energie a vrhy

Vyřešením pohybových rovnic s těmito počátečními podmínkami dostáváme trajektorii. x = v 0 t cos α (1) y = h + v 0 t sin α 1 2 gt2 (2)

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ PRŮVODCE GB01-P01 KINEMATIKA HMOTNÉHO BODU

[GRAVITAČNÍ POLE] Gravitace Gravitace je všeobecná vlastnost těles.

Derivace goniometrických. Jakub Michálek,

Derivace goniometrických funkcí

PRÁCE, VÝKON, ENERGIE. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - 1. ročník - Mechanika

Příklad 5.3. v 1. u 1 u 2. v 2

ANALYTICKÁ GEOMETRIE LINEÁRNÍCH ÚTVARŮ V ROVINĚ

Definice Tečna paraboly je přímka, která má s parabolou jediný společný bod,

1. Pro rovnoměrný přímočarý pohyb platí: A) t=s/v B) v=st C) s=v/t D) t=v/s 2. Při pohybu rovnoměrném přímočarém je velikost rychlosti:

Dynamika. Dynamis = řecké slovo síla

Přijímací zkouška na navazující magisterské studium 2017 Studijní program: Fyzika Studijní obory: FFUM

FYZIKA. Kapitola 3.: Kinematika. Mgr. Lenka Hejduková Ph.D.

Skládání různoběžných kmitů. Skládání kolmých kmitů. 1) harmonické kmity stejné frekvence :

Vyšší odborná škola, Obchodní akademie a Střední odborná škola EKONOM, o. p. s. Litoměřice, Palackého 730/1

Kinematika hmotného bodu

b) Maximální velikost zrychlení automobilu, nemají-li kola prokluzovat, je a = f g. Automobil se bude rozjíždět po dobu t = v 0 fg = mfgv 0

KINEMATIKA. 18. ROVNOMĚRNÝ POHYB PO KRUŽNICI III. Úhlová rychlost. Mgr. Jana Oslancová VY_32_INOVACE_F1r0218

FYZIKA I. Složené pohyby (vrh šikmý)

K L A S I C K Á T E O R I E P O H Y B U Č Á S T I C A J E J I CH S O U S T A V

Řešení úloh 1. kola 60. ročníku fyzikální olympiády. Kategorie D Autor úloh: J. Jírů. = 30 s.

KINEMATIKA 13. VOLNÝ PÁD. Mgr. Jana Oslancová VY_32_INOVACE_F1r0213

3.1. Newtonovy zákony jsou základní zákony klasické (Newtonovy) mechaniky

ANALYTICKÁ GEOMETRIE V ROVINĚ

ELEKTRICKÉ STROJE - POHONY

I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í

14. přednáška. Přímka

GRAVITAČNÍ POLE. Všechna tělesa jsou přitahována k Zemi, příčinou tohoto je jevu je mezi tělesem a Zemí

Seriál II.II Vektory. Výfučtení: Vektory

B. MECHANICKÉ KMITÁNÍ A VLNĚNÍ

Odvození středové rovnice kružnice se středem S [m; n] a o poloměru r. Bod X ležící na kružnici má souřadnice [x; y].

Hmotný bod - model (modelové těleso), který je na dané rozlišovací úrovni přiřazen reálnému objektu (součástce, části stroje);

Matematika I (KX001) Užití derivace v geometrii, ve fyzice 3. října f (x 0 ) (x x 0) Je-li f (x 0 ) = 0, tečna: x = 3, normála: y = 0

3 Mechanická energie Kinetická energie Potenciální energie Zákon zachování mechanické energie... 9

Práce, energie a další mechanické veličiny

5.3. Implicitní funkce a její derivace

Fyzikální vzdělávání. 1. ročník. Učební obor: Kuchař číšník Kadeřník. Implementace ICT do výuky č. CZ.1.07/1.1.02/ GG OP VK

FYZIKA I cvičení, FMT 2. POHYB LÁTKY

Analytická geometrie kvadratických útvarů v rovině

mechanická práce W Studentovo minimum GNB Mechanická práce a energie skalární veličina a) síla rovnoběžná s vektorem posunutí F s

β 180 α úhel ve stupních β úhel v radiánech β = GONIOMETRIE = = 7π 6 5π 6 3 3π 2 π 11π 6 Velikost úhlu v obloukové a stupňové míře: Stupňová míra:

Kinematika. Tabulka 1: Derivace a integrály elementárních funkcí. Funkce Derivace Integrál konst 0 konst x x n n x n 1 x n 1.

Ing. Oldřich Šámal. Technická mechanika. kinematika

Okamžitý výkon P. Potenciální energie E p (x, y, z) E = x E = E = y. F y. F x. F z

V roce 1687 vydal Newton knihu Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, ve které zformuloval tři Newtonovy pohybové zákony.

n je algebraický součet všech složek vnějších sil působící ve směru dráhy včetně

4. Statika základní pojmy a základy rovnováhy sil

PŘÍMKA A JEJÍ VYJÁDŘENÍ V ANALYTICKÉ GEOMETRII

l, l 2, l 3, l 4, ω 21 = konst. Proved te kinematické řešení zadaného čtyřkloubového mechanismu, tj. analyticky

Dynamika vázaných soustav těles

11. Dynamika Úvod do dynamiky

Lingebraické kapitolky - Analytická geometrie

Jednotky zrychlení odvodíme z výše uvedeného vztahu tak, že dosadíme za jednotlivé veličiny.

Gyrační poloměr jako invariant relativistického pohybu. 2 Nerovnoměrný pohyb po kružnici v R 2

FYZIKA I. Gravitační pole. Prof. RNDr. Vilém Mádr, CSc. Prof. Ing. Libor Hlaváč, Ph.D. Doc. Ing. Irena Hlaváčová, Ph.D. Mgr. Art.

Vektory aneb když jedno číslo nestačí

Měření tíhového zrychlení matematickým a reverzním kyvadlem

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ PRŮVODCE GB01-P03 MECHANIKA TUHÝCH TĚLES

Dynamika soustav hmotných bodů

DYNAMIKA ROTAČNÍ POHYB

BIOMECHANIKA. 9, Energetický aspekt pohybu člověka. (Práce, energie pohybu člověka, práce pohybu člověka, zákon zachování mechanické energie, výkon)

= cos sin = sin + cos = 1, = 6 = 9. 6 sin 9. = 1 cos 9. = 1 sin cos 9 = 1 0, ( 0, ) = 1 ( 0, ) + 6 0,

6. ANALYTICKÁ GEOMETRIE

Elektronický učební text pro podporu výuky klasické mechaniky pro posluchače učitelství I. Mechanika hmotného bodu

Příklady z teoretické mechaniky pro domácí počítání

2. Mechanika - kinematika

7.5.3 Hledání kružnic II

Zavádění inovativních metod a výukových materiálů do přírodovědných předmětů na Gymnáziu v Krnově

Projekt ŠABLONY NA GVM registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/ III-2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT

Veličiny charakterizující geometrii ploch

Fyzikální učebna vybavená audiovizuální technikou, fyzikální pomůcky

Gravitace na vesmírné stanici. odstředivá síla

Mechanika teorie srozumitelně

Obecný Hookeův zákon a rovinná napjatost

Brouk na desce.

1 Veličiny charakterizující geometrii ploch

= (1.21) a t. v v. což je výraz v závorce ve vztahu (1.19). Normálové zrychlení a H jednoduše jako rozdíl = (1.20)

37. PARABOLA V ANALYTICKÉ GEOMETRII

2 Fyzikální aplikace. Předpokládejme, že f (x 0 ) existuje. Je-li f (x 0 ) vlastní, pak rovnice tečny ke grafu funkce f v bodě [x 0, f(x 0 )] je

Transkript:

Kinematika II Vrhy Galileo Galilei již před čtyřmi staletími, kdy studoval pád různých těles ze šikmé věže v Pise, zjistil, že všechna tělesa se pohybují se stálým zrychlením směřujícím svisle dolů můžemeli zanedbat odpor prostředí. Toto zrychlení nazýváme tíhovým zrychlením, značíme ho g. Tíhové zrychlení závisí na zeměpisné šířce a nadmořské výšce. Na 45 o severní šířky u hladiny moře bylo stanoveno takzvané normální tíhové zrychlení na 9,80665 m.s -. Směrem k pólům tíhové zrychlení roste, ve Zlíně je asi 9,8100 m.s -. Dosadíme-li za tíhové zrychlení při výpočtech 10 m.s -, dopustíme se menší nepřesnosti, než když zanedbáváme odpor prostředí. Pokud hmotný bod vrhneme nějakou rychlostí nějakým směrem, nazýváme jeho pohyb vrh. Jedná se o pohyb rovnoměrně zrychlený, kdy má hmotný bod nějakou počáteční rychlost a zrychlení je konstantní a směřuje svisle dolů. Při vrhu se vždy jedná o pohyb ve svislé rovině, je proto vhodné zavést soustavu souřadnic tak, aby osa x měla směr vodorovné složky rychlosti a osa z byla svislá. Protože jde o rovnoměrně zrychlený pohyb, nemusíme používat obecné rovnice (1.4) a (1.5), ale vystačíme se vztahem (1.8). Navíc platí princip nezávislosti pohybů a můžeme pohyby v různých osách počítat nezávisle. Pro pohyb v ose x můžeme vztah (1.8) upravit na 1 x = ax t + v0 xt + x0, (.1) víme ale, že zrychlení je vždy svislé. To znamená, že vodorovná složka zrychlení je nulová a x =0. Pak můžeme pro pohyb ve směru osy x vztah (.1) zjednodušit na x = v0 x t + x 0 (.) a analogicky pro pohyb v ose z na 1 z = az t + v0 zt + z0. (.3) Vrh svislý O vrhu svislém mluvíme, když vrhneme hmotný bod svisle vzhůru nebo svisle dolů. Speciálním případem vrhu svislého je volný pád, kdy je těleso volně vypuštěno z nějaké výšky. Při vrhu svislém je vodorovná složka rychlosti nulová a vztah (.) nám přejde na x=x 0. Hmotný bod se ve vodorovném směru nepohybuje a jeho souřadnice x se nemění. Ve svislém směru má zrychlení a z velikost g a směřuje svisle dolů. Platí tedy a z = -g. Hmotný bod je vržen rychlostí v 0 svisle vzhůru, pak v 0z = v 0. Nebo svisle dolů, pak v 0z = -v 0. Počáteční výška je z 0. Rovnici (.3) můžeme přepsat ve tvaru g z t + v t + z = 0 0, (.4) kde v 0 bereme kladně, je-li hmotný bod vržen vzhůru, a záporně, je-li vržen dolů. Zadání: Těleso je vrženo svisle dolů rychlostí m.s -1 z výšky 1 m. Za jak dlouho dopadne? Řešení: Když těleso dopadne, má nulovou výšku z=0. Známe g, v 0 i z 0. Dosadíme do (.4) 5t t + 1 = 0.

Kvadratickou rovnici vyřešíme a získáme kořeny t 1 = -1,76 s a t = 1,36 s. Smysl má řešení, kdy těleso dopadne teprve potom, co bylo vypuštěno, to znamená, je-li čas kladný. Těleso dopadne za 1,36 s. Vrh vodorovný O vrh vodorovný se jedná, když je hmotný bod vržen vodorovně (ve směru osy x) nějakou počáteční rychlostí. Tíhové zrychlení g směřuje svisle dolů, proto a x = 0 a a z = -g. Počáteční rychlost v 0 je vodorovná, platí v 0x = v 0 a v 0z = 0. Těleso je vrženo z výšky z 0, počátek soustavy je rozumné zvolit tak, aby x 0 = 0. Rovnici (.) popisující pohyb ve směru osy x můžeme přepsat do tvaru x 0 = v t. (.5) Ve vodorovném směru jde o pohyb rovnoměrný. Ve svislém směru je počáteční rychlost nulová a jedná se o volný pád vztah (.3) se zjednoduší na 1 z = gt + z0. (.6) Zadání: Jak daleko od paty srázu o výšce 0 m dopadne těleso vržené vodorovně rychlostí 1 m.s -1? Řešení: Rychlost je vodorovná, jedná se o vrh vodorovný. z 0 = 0 m je výška srázu. Z rovnice (.6) vypočítáme, za jak dlouho těleso dopadne (z = 0) 0 = -5t + 0, t = 4 = s. Vzdálenost od paty srázu (tedy souřadnici x) v okamžiku dopadu t = s určuje rovnice (.5) x = 1. = 4m. Těleso dopadne 4 m od paty srázu. Vrh šikmý Obr..1:Rozklad rychlosti Nejobecnějším případem vrhu je vrh šikmý, kdy je těleso vrženo šikmo vzhůru (obr..1) nebo dolů rychlostí v 0 pod elevačním úhlem α vzhledem k vodorovné rovině (ose x). Dělostřelci elevačnímu úhlu α říkají náměr. Je-li α = ±90 o, jde o vrh svislý, je-li α = 0 o, jedná se o vrh vodorovný. Tíhové zrychlení g směřuje svisle dolů, proto a x = 0 a a z = -g. Počáteční rychlost v 0 lze rozepsat do složek a platí tedy v 0x = v 0.cos(α) a v 0z = v 0.sin(α). Těleso je vrženo z výšky z 0, počátek soustavy je zpravidla volen tak, aby x 0 = 0. Rovnici (.) popisující pohyb ve směru osy x můžeme přepsat ve tvaru (obr..1) x = v0 xt = v0 cos( α )t. (.7) Rovnici (.3) můžeme potom upravit do tvaru

g g z = t + v ( ) 0 z t + z0 = t + v0 sin α t + z0, (.8) Zadání: Projektil je vystřelen z věže vysoké 40 m pod úhlem 5 o směrem vzhůru rychlostí 15 m.s -1. Jakou rychlostí a v jaké vzdálenosti dopadne na vodorovnou rovinu? Řešení: Nejdřív spočítáme vodorovnou a svislou složku rychlosti: v 0x = 15.cos(5 o ) = 13,6 m.s -1 a v 0z = v 0.sin(5 o ) = 6,3 m.s -1. Dále zjistíme, za jak dlouho od výstřelu projektil dopadne na vodorovnou rovinu. Když projektil dopadne, je jeho souřadnice z nulová; z rovnice (.8) získáme kvadratickou rovnici -5t + 6,3t + 40 = 0, která má kořeny t 1 = -,7 s a t = 3,53 s. Fyzikální smysl má kladný kořen. Čas t dosadíme do (.7) a vypočítáme x = 13,6.3,53 = 48 m. Střela dopadne ve vzdálenosti 48 m od paty věže. Nyní určíme rychlost. Ve vodorovném směru se jedná o pohyb rovnoměrný, vodorovná složka rychlosti je proto konstantní v x = 13,6 m.s -1. Ve svislém směru jde o pohyb rovnoměrně zrychlený. Podle vztahu (1.7) v z = -gt + v 0z = -35,3+6,3 = -9 m.s -1. Velikost rychlosti v = + = 3,0 m.s -1. Když budeme v kapitole 4 mluvit o zachování energie, v x v z ukážeme si elegantnější řešení s využitím zákona zachování mechanické energie. Považoval bych za nesmírně nešťastné, kdyby se někdo učil vzorce (.4-8) zpaměti. Uváděli jsme si je, aby bylo vidět, jakým stylem se kinematické úlohy řeší. Důležité jsou vztahy (1.7) a (1.8) a z nich vycházející úvahy, které veličiny mají jakou hodnotu. Pohyb po kružnici Pohyb můžeme vždy popsat v kartézských souřadnicích, jak jsme si ukázali v předchozích kapitolách. Ovšem ve speciálních případech může být užitečné zvolit jinou než kartézskou soustavu souřadnic. Případem, se kterým se v praxi často setkáme a kdy s výhodou použijeme polární souřadnice, je pohyb po kružnici. Řekneme-li o hmotném bodu, že se přesunul po kružnici z polohy r 1 =(0;10) m do polohy r =(-5;8,6) m, mnoho si pod tím nepředstavíme. Řekneme-li, že hmotný bod vykonal na kružnici o poloměru 10 m třetinu otáčky, bude to názornější. Pohyb po kružnici je zvláštním případem křivočarého pohybu, kdy středem kružnice kolmo k její rovině prochází osa otáčení (rotace). Průvodič (polohový vektor) směřující z počátku (středu kružnice) do pohybujícího se hmotného bodu má konstantní velikost r = r a mění se pouze jeho směr. Směr průvodiče je popsán úhlovou polohou úhlem ϕ, který svírá průvodič s pevně zvoleným směrem ležícím v rovině kružnice. Úhel ϕ se měří v úhlové míře (radiánech) a je definován jako podíl délky oblouku kružnice s příslušejícího středovému úhlu ϕ a poloměru této kružnice r (obr..) s ϕ =. (.9) r Délka kružnice je πr a je tedy zřejmé, že plnému úhlu 360 o odpovídá π radiánů.

Obr..: Definice radiánu Úhlová rychlost a zrychlení Když byla poloha definována polohovým vektorem, zavedli jsme rychlost, abychom zjistili, jak se mění v čase polohový vektor, a zrychlení, které nám popisuje, jak se mění rychlost. Při pohybu po kružnici je poloha určena úhlem ϕ a můžeme zcela analogicky vztahu (1.) zavést úhlovou rychlost ω dϕ ω = (.10) a jako ve vztahu (1.3) úhlové zrychlení ε dω d ϕ ε = =. (.11) Protože úhel je v radiánech, čekali bychom, že úhlová rychlost bude mít jednotku rad.s -1 a úhlové zrychlení rad.s -. Je ale třeba si uvědomit, že úhel v radiánech je jen poměr dvou délek a tím pádem bezrozměrné číslo. Můžeme se proto setkat s tím, že úhlová rychlost je uváděna v s -1 a úhlové zrychlení v s -. Úhlovou polohu, úhlovou rychlost i úhlové zrychlení jsme zavedli jako skalární veličiny. V literatuře se můžeme setkat i s tím, že jsou tyto veličiny zavedeny jako vektorové. To může být užitečné, když se například při pohybu mění v prostoru orientace osy rotace. Vzhledem k tomu, že vztah (.10) formálně odpovídá vztahu (1.) a vztah (.11) vztahu (1.3) pouze s tím rozdílem, že místo r píšeme ϕ, místo v píšeme ω a místo a pak ε, musí stejně analogicky platit vztahy (1.4-1.8). Je-li například úhlové zrychlení konstantní (ε = konst.), můžeme analogicky k (1.8) napsat 1 ϕ = ε + ω0t + t ϕ. Vztah mezi úhlovými a dráhovými veličinami Pokusme se nyní najít souvislost mezi úhlovými a dráhovými veličinami. Vztah mezi dráhou a úhlovou polohou je dán vztahem (.9). Ten můžeme přepsat jako s = rϕ. (.1) Derivujeme-li rovnici (.1) podle času, derivací dráhy bude velikost rychlosti a derivací úhlové polohy úhlová rychlost (poloměr kružnice je konstanta). Dostaneme v = rω. (.13) Všimněme si, že velikost rychlosti je skalár. Derivujeme-li opět rovnici (.13) podle času, dostaneme a t = rε, (.14) 0

kde a t je tečné zrychlení. Proč nemůžeme říct zrychlení, ale musíme říkat tečné zrychlení, si ukážeme v následující kapitole. Tečné a normálové zrychlení Obr..3: Pohyb po kružnici Předpokládejme, že se hmotný bod pohybuje po kruhové dráze o poloměru r. V poloze r má rychlost v, v poloze r má rychlost v (obr..3). Mezi těmito dvěma stavy urazí bod dráhu ds, Průvodič se otočí o úhel dϕ, rychlost se změní o dv. Když se změnil vektor rychlosti, znamená to, že se hmotný bod pohybuje se zrychlením. Pokusíme se nyní určit toto zrychlení. Přenesme si vektory v a v do obrázku.4. Definujme jednotkový vektor j, který má směr vektoru v a jednotkovou délku. Je-li v = v, můžeme napsat v = vj. Tím jsme formálně oddělili vlastnosti vektoru v tak, že skalár v reprezentuje jeho velikost a jednotkový vektor j jeho směr. Zrychlení je definované podle (1.3) jako dv a =. Rozepišme vektor v = vj a derivujme podle času jako součin dvj dv dj a = = j + v = at + an. (.15) Zrychlení hmotného bodu se rozpadlo na dvě složky. První složka má směr vektoru j, tedy směr rychlosti; a protože rychlost je tečná k trajektorii, má složka a t také směr tečny k trajektorii a nazýváme ji tečné zrychlení. Druhá složka má směr vektoru dj, který je kolmý k j (obr.4), tedy kolmý (normálový) k trajektorii. Proto složku a n nazýváme normálové (nebo taky dostředivé) zrychlení. Obr..4: Tečná a normálová složka zrychlení Velikost tečného zrychlení je vidět přímo z (.15) j má jednotkovou délku, a proto dv a t =. (.16) d t

Všimněme si, jak je důležité rozlišovat mezi vektorem rychlosti v a velikostí vektoru rychlosti v. Derivujeme-li rychlost jako vektor, získáme vektor zrychlení, derivujeme-li ji jako skalár, dostaneme jen tečnou složku zrychlení. Nyní už je jasné, proč jsme ve (.14) místo a napsali a t (místo velikosti zrychlení jen velikost jeho tečné složky). Ve vztahu (.13) vystupuje jen velikost rychlosti a tu jsme derivovali. Pokusme se odhadnout velikost normálové složky zrychlení. Zatím jsme zjistili dj a = v. (.17) n Když podle (.9) v obrázku.3 platí musí v obrázku.4 platit ds = r.dϕ, (.18) dj = j.dϕ, (.19) kde (j = j ). Ale velikost jednotkového vektoru je 1. O směr se nemusíme starat víme, že je kolmý k trajektorii, a tak stačí zjistit velikost. Z (.18) vyjádříme dϕ = ds/r. Z (.19) vidíme, že dj = dϕ a tedy dj = ds/r. Dosadíme do (.17) ds 1 v a n = v =. (.0) r r Zjistili jsme, že zrychlení je možné rozepsat na dvě složky. Tečnou, která je zodpovědná za změnu velikosti rychlosti, a normálovou, která způsobuje změnu směru. Uvědomme si trochu paradoxní skutečnost, že i když se těleso pohybuje s konstantní velikostí rychlosti, může mít nenulové (normálové) zrychlení. Klasifikace pohybů Klasifikace(třídění)pohybů 0 konst. nekonst. v klid rovnoměrný zrychlený v klid rovnoměrný přímočarý zrychlený a rovnoměrný přímočarý * rovnoměr. zrychlený nerovnoměr. zrychlený a t rovnoměrný (nepřímočarý) * rovnoměr. zrychlený nerovnoměr. zrychlený a n přímočarý * rovnoměr. po kružnici ** nerovnoměr. zrychlený * ** existuje i triviální řešení, že hmotný bod je v klidu podle (.0) v /r=konst. To je splněno při rovnoměrném pohybu po kružnici, kdy v =konst. i r=konst., ale může to být splněno i při zrychleném pohybu po spirále, kde r =v. Nemá smysl se tabulku učit zpaměti. Je třeba rozumět, jak je která veličina definovaná. Otázka může znít: Může být velikost rychlosti konstantní a zrychlení nenulové? A pak je třeba si uvědomit, že tečné zrychlení je derivací velikosti rychlosti a musí tak být nulové. Ale normálové zrychlení je dané (.0) a jeli v =konst. a zároveň r=konst., bude nenulové. v =konst. říká, že jde o pohyb rovnoměrný, r=konst., že jde o pohyb po kružnici. Podobných otázek lze vymyslet velké množství namátkou: Může být rychlost v nějakém okamžiku nulová a zrychlení nenulové?

Dodatek Pařížské dělo Je ráno 3.března 1918 7:17 hodin. V lesích u Crepy ozvala ohlušující rána. Přítomní tohoto historického okamžiku si zacpávají uši před tím řevem a v němém úžasu sledují, jak z hlavně o délce 34 metrů vylétl metrákový projektil a za rychlosti, která pětkrát překračovala rychlost zvuku, zmizel v obrovské výšce v oblacích. Obsluha monstrózního děla si gratuluje k prvnímu úspěšnému výstřelu z děla, které do historie vstoupí jako Pařížské dělo. Mezitím 103 kg vážící projektil desítky vteřin nabírá nadoblačnou výšku a stále stoupá po strmé dráze vzhůru. Paříž, ten samý den v 7:0 hodin, nábřeží Seiny. Nečekaná exploze na nábřeží Seiny rozbíjí sklo v oknech okolo stojících domů a poškozuje jejich stabilitu. Zmatení Pařížané se dívají na změt sutin a prachu, který stoupá z nábřeží. Nikdo nechápe co se děje. Na obloze není žádné nepřátelské letadlo a fronta je oud vzdálená 10 km. Pařížské dělo dokázalo vystřelit projektil o hmotnosti asi 100 kg s počáteční rychlostí 1600 m.s -1 pod elevačním úhlem 50 o. Projektil doletěl za 170 s do vzdálenosti až 130 km a v nejvyšším bodě vystoupal do výšky 4 km. [text převzat z http://www.palba.cz/portal.php?topic_id=638, obrázek a technická data http://en.wikipedia.org/wiki/paris_cannon] Vypočítejme si parametry dráhy střely, která vyletí z nulové výšky rychlostí 1600 m.s -1 pod úhlem 50 o (maximálního dostřelu je při pohybu ve vakuu dosaženo při elevaci 45 o ; v tomto případě byl elevační úhel větší aby se střela pohybovala ve větších výškách, kde je řidší vzduch a klade pohybu menší odpor). Jedná se o vrh šikmý, pro který platí vztahy (.7) a (.8). Počáteční rychlost má složky v 0x = 1600.cos(50 o ) = 108 m.s -1 a v 0z = v 0.sin(50 o ) = 16 m.s -1. Okamžik dopadu střely lze spočítat podle (.8). Když střela dopadne, je její výška nulová: -5t + 16t = 0. Řešením této rovnice je t max = 45 s. Dosazením do (.7) pak x max = v 0x t max = 5 km. Nejvyšší výšky střela dosáhne v polovině mezi okamžikem výstřelu a dopadu t z = t max /= 1 s. Výšku v čase t z lze spočítat podle (.8): z max = -5t z +16t z = 81 km. Vypočítali jsme, že při zavedbání odporu vzduchu by střela letěla 45 s, doletěla do vzdálenosti 5 km a vystoupala při tom do výšky 81 km. Skutečné hodnoty 170 s, 130 km a 41 km jsou výrazně nižší než vypočítané protože odpor vzduchu je při těchto rychlostech velmi významný.