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

Podobné dokumenty
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

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

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

11. Dynamika Úvod do dynamiky

Dynamika. Dynamis = řecké slovo síla

DYNAMIKA ROTAČNÍ POHYB

Připravil: Roman Pavlačka, Markéta Sekaninová Dynamika, Newtonovy zákony

17. Střela hmotnosti 20 g zasáhne rychlostí 400 ms -1 strom. Do jaké hloubky pronikne, je-li průměrný odpor dřeva R = 10 4 N?

Dynamika. Síla a její účinky na těleso Newtonovy pohybové zákony Tíhová síla, tíha tělesa a síly brzdící pohyb Dostředivá a odstředivá síla

Příklad 5.3. v 1. u 1 u 2. v 2

Pohyby tuhého tělesa Moment síly vzhledem k ose otáčení Skládání a rozkládání sil Dvojice sil, Těžiště, Rovnovážné polohy tělesa

Zadání programu z předmětu Dynamika I pro posluchače kombinovaného studia v Ostravě a Uherském Brodu vyučuje Ing. Zdeněk Poruba, Ph.D.

7. Gravitační pole a pohyb těles v něm

Digitální učební materiál

Test jednotky, veličiny, práce, energie, tuhé těleso

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

6 DYNAMIKA SOUSTAVY HMOTNÝCH BODŮ

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

1 Tuhé těleso a jeho pohyb

1) Jakou práci vykonáme při vytahování hřebíku délky 6 cm, působíme-li na něj průměrnou silou 120 N?

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

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

Testovací příklady MEC2

[GRAVITAČNÍ POLE] Gravitace Gravitace je všeobecná vlastnost těles.

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

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

Přípravný kurz z fyziky na DFJP UPa

BIOMECHANIKA KINEMATIKA

MECHANIKA TUHÉHO TĚLESA

Obr. 9.1 Kontakt pohyblivé části s povrchem. Tomuto meznímu stavu za klidu odpovídá maximální síla, která se nezývá adhezní síla,. , = (9.

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

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

Digitální učební materiál

Fyzika - Kvinta, 1. ročník

Obsah 11_Síla _Znázornění síly _Gravitační síla _Gravitační síla - příklady _Skládání sil _PL:

Obsah. 2 Moment síly Dvojice sil Rozklad sil 4. 6 Rovnováha 5. 7 Kinetická energie tuhého tělesa 6. 8 Jednoduché stroje 8

Dynamika soustav hmotných bodů

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

Mechanika tuhého tělesa

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

Rovnice rovnováhy: ++ =0 x : =0 y : =0 =0,83

III. Dynamika hmotného bodu

2. Dynamika hmotného bodu

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

Druhy a charakteristika základních pasivních odporů Určeno pro první ročník strojírenství M/01 Vytvořeno listopad 2012

TUHÉ TĚLESO. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Mechanika - 1. ročník

Práce, energie a další mechanické veličiny

TŘENÍ A PASIVNÍ ODPORY

Pokyny k řešení didaktického testu - Dynamika

Mechanická práce a. Výkon a práce počítaná z výkonu Účinnost stroje, Mechanická energie Zákon zachování mechanické energie

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

Řešení úloh 1. kola 52. ročníku fyzikální olympiády. Kategorie D., kde t 1 = s v 1

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

4. Práce, výkon, energie a vrhy

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:

Úlohy pro samostatnou práci k Úvodu do fyziky pro kombinované studium

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

BIOMECHANIKA. 6, Dynamika pohybu I. (Definice, Newtonovy zákony, síla, silové pole, silové působení, hybnost, zákon zachování hybnosti)

Rychlost, zrychlení, tíhové zrychlení

4. Statika základní pojmy a základy rovnováhy sil

ELEKTRICKÉ STROJE - POHONY

BIOMECHANIKA. 7, Disipativní síly I. (Statické veličiny, smyková třecí síla, nakloněná rovina, odporová síla)

Počty testových úloh

Mechanika - síla. Zápisy do sešitu

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

STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA STROJNICKÁ A STŘEDNÍ ODBORNÁ ŠKOLA PROFESORA ŠVEJCARA, PLZEŇ, KLATOVSKÁ 109. Josef Gruber MECHANIKA IV

Newtonovy pohybové zákony

DYNAMIKA DYNAMIKA. Dynamika je část mechaniky, která studuje příčiny pohybu těles. Základem dynamiky jsou tři Newtonovy pohybové zákony.

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ PRŮVODCE GB01-P02 DYNAMIKA HMOTNÉHO BODU

SÍLY A JEJICH VLASTNOSTI. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Sekunda

Dynamika pro učební obory

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)

Obsah 11_Síla _Znázornění síly _Gravitační síla _Gravitační síla - příklady _Skládání sil _PL: SKLÁDÁNÍ SIL -

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

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

Výukový materiál zpracován v rámci projektu EU peníze školám

2. Kinematika bodu a tělesa

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

Dynamika vázaných soustav těles

FYZIKA. Newtonovy zákony. 7. ročník

7. Na těleso o hmotnosti 10 kg působí v jednom bodě dvě navzájem kolmé síly o velikostech 3 N a 4 N. Určete zrychlení tělesa. i.

Dynamika hmotného bodu

Dynamika hmotného bodu

Moment síly výpočet

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

Pohyb tělesa po nakloněné rovině

Graf závislosti dráhy s na počtu kyvů n 2 pro h = 0,2 m. Graf závislosti dráhy s na počtu kyvů n 2 pro h = 0,3 m

5. Mechanika tuhého tělesa

Fyzikální učebna vybavená audiovizuální technikou, fyzikální pomůcky

Střední škola automobilní Ústí nad Orlicí

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

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

TÍHOVÉ ZRYCHLENÍ TEORETICKÝ ÚVOD. 9, m s.

Kapitola 2. o a paprsek sil lze ztotožnit s osou x (obr.2.1). sil a velikost rovnou algebraickému součtu sil podle vztahu R = F i, (2.

1 Rozdělení mechaniky a její náplň

Ing. Oldřich Šámal. Technická mechanika. kinematika

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

Úvod. 1 Převody jednotek

Kinematika hmotného bodu

Sbírka řešených příkladů z mechaniky

Transkript:

Konzultace č. 9 dynamika dostředivá a odstředivá síla Dynamika zkoumá zákonitosti pohybu těles se zřetelem na příčiny (síly, silové účinky), které pohyb vyvolaly. Znalosti dynamiky umožňují řešit kinematické a silové poměry u pohybujících se těles na základě uvažování setrvačních sil, které při nerovnoměrném pohybu tělesa vznikají. Základní zákony dynamiky - zákon setrvačnosti - zákon zrychlující síly - zákon akce a reakce Dalšími zákony, které se zde využívají, jsou - zákon o změně hybnosti - zákon o zachování mechanické energie zákon setrvačnosti - Těleso setrvává v klidu nebo v rovnoměrném přímočarém pohybu, pokud není nuceno vnějšími silami tento stav změnit. zákon zrychlující síly - závislost mezi silami působícími na pohybující se boa a kinematickými veličinami je dána Newtonovým pohybovým zákonem F v = m. a, Síla F v, která je rovna výslednici všech působících sil, je tzv. zrychlující síla Z hlediska kinematiky i dynamiky je nejjednodušším pohybem přímočarý pohyb bodu - rychlost i zrychlení mají směr dráhy bodu - při vedení bodu se jedná z hlediska statiky o nucený pohyb, vedení bodu způsobí odpor proti pohybu, jehož příčinou jsou hnací síly obecně vyjádříme: Fti Fn. m. a, n n i 1 kde Fti je algebraický součet všech složek vnějších sil působící ve směru dráhy včetně i 1 odporu prostředí F. n. smykové tření ( -součinitel smykového tření ) Takto sestavená rovnice se nazývá pohybová rovnice. - svislý pohyb volného bodu při tomto pohybu působí pouze vlastní tíha, kterou v tomto případě považujeme za zrychlující sílu, jež je projevem zemské přitažlivosti a udílí bodu gravitační zrychlení g pohybová rovnice má potom tvar: G = m. g Příkladem je např. svislý vrh vzhůru, který probíhá v atmosféře, proti pohybu působí i odpor prostředí: - G F O = m. a -m.g F O = m.a Je li pohyb ve vakuu, potom F O je rovno nule, potom a = - g, pohyb je s konstantním zrychlením. Pro svislý pohyb dolů s odporem je pohybová rovnice ve tvaru: G F O = m. a m.g F O = m.a

Pro pohyb bodu po nakloněné rovině 1)pohybová rovnice: G. sin - F T = m. a, kde F T třecí síla )složková rovnice ve směru kolmém na nakloněnou rovinu: G. cos + F n = 0 F n = G. cos, kde F n je normálová síla Ze statiky je známo: F T = F n. ; G = m. g, kde - součinitel smykového tření upravíme li rovnici: m. g.sin - m. g.. cos = m. a dostaneme: g (sin -.cos ) = a Kromě těchto pasivních odporu je třeba také přihlédnout k odporům prostředí, které označíme F O, které působí proti směru pohybu: pohybová rovnice má následující tvar: n i 1 F F m. a 0 Tato rovnice uvádí, že jsme uvedli bod do rovnovážného stavu tím, že jsme připojili k působícím silám sílu stejné velikosti jako je zrychlující síla, ale opačně orientovanou (zákon akce a reakce). Tato síla se označuje F s a nazývá se setrvačná síla. zákon akce a reakce - působí li jedno těleso na druhé silou, pak působí druhé těleso na první stejně velkou silou, ale opačného směru zákon o změně hybnosti - hybnost H je definována jako součin hmotnosti tělesa a jeho rychlosti: H = m. v - H je vektorová veličina - zrychlující síla způsobí přírůstek hybnosti, který se rovná rozdílu hybností na konci a na počátku pohybu H = H H 0 = m (v v 0 ) - Hybnost těžiště tělesa ( těžišti přisuzujeme celou hmotnost tělesa) je rovna vektorovému součtu hybností všech bodů tělesa a to v každém okamžiku: m. v T = mv i. i, kde v T okamžitá rychlost těžiště v i okamžité rychlosti jednotlivých hmotných bodů tělesa m i hmotnosti jednotlivých hmotných bodů n počet bodů tělesa v Podle. pohybového zákona platí: F i = m i. i, což vyjadřuje časovou změnu hybnosti pro i-tý bod. t n n vi Pro n bodů tělesa: Fi mi, t i 1 i 1 i což vyjadřuje 1. impulsovou větu: Časová změna celkové hybnosti tělesa je rovna výslednici vnějších sil. - impulz síly I je definován jako součin síly a času, po které tato síla působí: I = F.t Grafické znázornění impulzu: 1) Je li působící síla stálá, je velikost impulzu síly rovna ploše vyšrafovaného obdélníka. ti O n i 1

) Při proměnné síle je impulz síly znázorněn plochou nepravidelného tvaru; vypočteme li střední (průměrnou) sílu F s, je grafickým znázorněním obdélník o stranách t a F s. - tento zákon stanoví, ž změna hybnosti za určitý čas je rovna impulzu síly působící na toto těleso za stejný čas - matematické vyjádření: m. v m. v 1 = F. t m. (v v 1 ) = F. t, kde v 1 počáteční rychlost tělesa, resp. rychlost tělesa v určitém bodě 1*m.s -1 ] v konečná rychlost tělesa, resp. rychlost tělesa v určitém bodě *m.s -1 ] F síla stálé velikosti působící na těleso po čas t *N+ t čas působení síly F na těleso *s+ pozn.: tento vztah platí za předpokladu neměnné hmotnosti, na které působí ve směru pohybu síla stálé velikosti a jehož rychlost na počátku působení síly je v 1 a na konci v. Př. 1) Střela o hmotnosti m 1 = 8 kg opouští hlaveň rychlostí v 1 = 600 m.s -1. Jakou zpětnou rychlostí se pohybuje hlaveň děla o hmotnosti m = 400 kg? mv 1. 1 m 1. v 1 = m. v v = m tj. v = 8.600.6 1 400 1 v = 1 ms. Př.) Nákladní automobil o hmotnosti 8 000 kg jedoucí rychlostí 36 km.h -1 zabrzdí na dráze 0 m. Vypočtěte střední brzdní sílu. mv. Střední brzdná síla F s.t = m. v F s = t Doba brzdění t: t = v a v platí: s = a a = v s Střední brzdící síla F s = v t = v s m. v m. v m. v t s s v s v 36000 8000. 3600 F s = 00.100 0000.0 F s = 0 000 N = 0 kn Odstředivá a dostředivá síla - při rovnoměrném otáčivém pohybu bodu kolem pevné osy je směr rychlosti v bodu v libovolném místě trajektorie tohoto bodu totožný se směrem tečny v tomto bodě. Má li se bod pohybovat po kružnici, musí na něj působit síla, která jej udržuje na kruhové trajektorii a působí do středu O. Ve směru normály působí dostředivé zrychlení a n.

v - víme, že an, kde v obvodová rychlost R v = R., kde - úhlová rychlost tj. a R. n dostředivá síla je dána vztahem: F Cd = m. a n = m. R. Tato síla vyvozuje podle 3. pohybového zákona reakční sílu odstředivou stejné velikosti jako je dostředivá, ale opačného smyslu. odstředivá síla je dána vztahem F C = m. a n = m. R. Jednotkou je 1 N. Stejně jako odstředivou sílu hmotného bodu můžeme vypočítat odstředivou sílu tělesa, dosadíme li za poloměr R vzdálenost e těžiště T tělesa od osy otáčení a za hmotnost m hmotnost celého tělesa. F C = m. e. Kde se setkáme s odstředivou sílou? Např. při jízdě na kole, při odstřeďování prádla v pračce, roztočením kuličky upevněné na motouzu, atd. Př. 3 Lopatka parní turbíny má hmotnost 0,08 kg. Turbína koná 50 otáček za sekundu. Vypočtěte odstředivou sílu lopatky, pohybuje li se její těžiště po kruhové trajektorii o průměru 1m. F C = m. R. = n F C = m. D. 4. n F C = 0,08. 1., 3,14. 50 F C = 0,16. 3,14. 500 F C = 3 943,8 N Př. 4 Řemenice o hmotnosti 10 kg koná 6 otáček za sekundu. Jaká je nevyvážená odstředivá síla, leží li těžiště řemenice ve vzdálenosti mm od osy otáčení. F C = m. e. = n F C = m.e. 4. n F C = 10. 0,00. 4.3,14.6 F C = 0,40. 4. 3,14. 36 F C = 340,75 N

IV. Dynamika 1.1 Dynamika přímočarého pohybu IV 1. Určete, jak velká hnací síla F musí působit na vozidlo tíhy G a jaké bude jeho zrychlení, jestliže za čas t dosáhne rychlosti v. (G = 3 000 N, t = 0s, v = 100 km.h -1, v (t = 0) = 0) Platí zde pohybová rovnice přímočarého pohybu zrychleného:, protože neuvažujeme odpor, dostáváme formulaci d Alembertova principu o setrvačné síle zrychlované hmoty(, kde F s je setrvačná d Alembertova síla působící proti smyslu zrychlení resp. zpoždění. F = ma = m. = F = Zrychlení na základě vztahu: a = dostaneme hodnotu 1,39 m. s - IV. Určete velikost zrychlení a konečnou rychlost vozidla tíhy G, na které působí po dobu t síla F. (G = 000 N, t = 30 s, F = 800 N, v (t = 0) = 0) v = at F = m. a = m. = v = v = = 117,7 [m. s -1 ] a = a = IV 3. Určete zrychlení a rychlost vozidla v bodě podle obr. ( m = 100 kg, v 1 = 0 m.s -1, F = 100 N, F od = 5 N, L = 1 000 m) F F od = m. a a = a = = 0,95 [m.s - ] L = t = v = a.

v = = 10 [m. s -1 ] IV 4. Určete zrychlení a rychlost vozidla v bodě podle obr. ( m = 300 kg, v 1 = 5 m.s -1, F = 00 N, F od = 10 N, L = 0,5 km, =45 ) F x F od = m. a F. cos - F od = m. a F y G = 0 F y = G a = a = = [m. s - ] v = v 1 + a.t = t L = L = a.l = v v 1 v = v = = = 1,5 [m. s -1 ] IV 5. Určete velikost zatížení lan výtahu při rozjezdu se zrychlením a, rovnoměrném pohybu rychlostí v a dojezdu se zpožděním a. Výpočet proveďte pro pohyb směrem nahoru i dolů. ( G 1 = 5 000 N, G = 800 N, a = 4m. s -, v = 0,5 m.s -1 ) Pohyb směrem nahoru: F (G 1 + G ) = m. a Pohyb směrem dolů: F + G 1 + G = m. a F = m.a + G 1 + G F = m.a G 1 G F = m. a + m 1. g + m. g F = (m 1 + m ) (a g) F = (m 1 + m ) (a + g) F = 581. 5,81 = 3 376 * N+. Při rozjezdu F = (510 + 81). (9,81 + 4) F = 581. 13,81 = 8 04 *N+. Při rozjezdu F = 5 700 N při rovnoměrném pohybu (vzhůru i dolů) F + G 1 + G = m. a F (G 1 + G ) = m. a F = m.a G 1 G F = m.a + G 1 + G F = (m 1 + m ) (a g) F = m. a + m 1. g + m. g F = 581. 5,81 = 3 376 * N+. Při dojezdu F = (m 1 + m ) (a + g) F = 581. 13,81 = 8 04 *N+.Při dojezdu

IV 6. Určete velikost zákluzové rychlosti hlavě děla podle obr. (m h = 500 kg, m s = 10 kg, v s = 800 m.s -1 ) m h. v h = m s. v s v h = v h = [m. s -1 ] IV 7. Určete velikost síly F, kterou působí proud vody na pevnou desku podle obr. (v = 10 m. s -1, d = 0 mm, v = 1 000 kg. m -3 ) F. t = m. v F = F = [N] IV 8. Určete sílu, jíž působí člověk o hmotnosti m na podlahu kabiny výtahu, která se rozjíždí se zrychlením a. (m = 80 kg, a = 0,7 m.s -1 ) F G = m. a F = m (a + g) F = 80. (0,7 + 9,81) = 840,8 [ N] IV 9. Určete čas t, po který musí působit síla F na těleso o hmotnosti m, má li se jeho počáteční rychlost v 1 zdvojnásobit. (F = 00 N, m = 75 kg, v 1 = 16 m. s -1 ) F. t = m (v 1 v 1 ) t = t = =6 [s] IV 10. Určete velikost tažné síly automobilu o hmotnosti m a tíze G, dosáhne li z klidu za čas t rychlosti v při odporu proti pohybu F od. (m = 1 00 kg, v = 7, 8 m.s -1, t = 0 s, F od = 0,010 G) F F od = m a F = F od + m. F = m (0,010 g + )

F = 1 00.(0,010. 9,81 + ) = 1 788 [N] IV 11. Určete průměrnou velikost brzdící síly F b automobilu o hmotnosti m jedoucího rychlostí v, jestliže zabrzdí na dráze s. (m = 8. 10 3 kg, v = 10 m.s -1, s = 0 m) F = F = [N] IV 1. Určete brzdnou dráhu s automobilu o tíze G jedoucího rychlostí v, působí li na něj brzdná síla F b. ( G = 1,4. 10 4 N, v = 18,9 m.s -1, F b = 4,98. 10 3 ) F b. t = m. v F. = m. v s = = s = = = 51, 9 [m] IV 13. Určete velikost zrychlení a tělesa o hmotnosti m, působí li na něj dvě síly podle obr. F = F = (m = 40 kg, F 1 = 430 N, F = 55 N, = 11 ) F = m. a a = a = 1,54 m.s - IV 14. Určete velikost rychlosti v tělesa o hmotnosti m, na které působí síla F po čas t. (m = 50 kg, F = 700 N, t = 4s) F. t = m. v v = v = 56 m. s -1 IV 15. Určete velikost hnací síly F, která působí na těleso o hmotnosti m a za čas t mu udělí rychlost v. (m = 1 10 kg, t = 1 s, v = 16,9 m.s -1 )

F. t = m. v F = 901,3 N IV 16. Určete brzdnou dráhu s a dobu brzdění t, jestliže vlak o tíze G jedoucí rychlostí v je brzděn silou F b. (v = 7 km.h -1, F b = 0,1 G) F b. t = m. v t = t = 0,4 s s = s = 04 m IV 17. Určete brzdnou dráhu s a dobu brzdění t, jestliže vlak o tíze G jedoucí rychlostí v je brzděn silou F b. (v = 7 km.h -1, F b = 0,1 G) F b = m. a F b = 0,1 G = 0,1 g. t = v t = t = s = = 0,4 [s] s = 04 [m] II 1 Zjistěte, jak velká hnací síla F musí působit na vozidlo a jaké bude mít zrychlení a, požadujeme li, aby za čas t dosáhlo vozidlo rychlosti v. Odpory vozidla proti pohybu neuvažujte. (G = 3 000 N; t = 0s; v = 100 km.h -1 ) Potřebnou hnací sílu vypočteme ze vztahu: F F s = 0 F m.a = 0 F = m. a F = F = 44,7 N Zrychlení vozidla: v = at a = a = 1,39 m.s - II Zjistěte velikost zrychlení a konečnou rychlost vozidla, jestliže na něj po čas t působí ve směru pohybu síla F. Tíha vozidla je G.

(G = 000 N; t = 10 s; F = 800 N) Vyjdeme ze vztahu: F F s = 0 tj. F m.a = 0, potom a = a = 3, 9 m.s - konečnou rychlost vyjádříme ze vztahu: v = a. t v = v = 39, m.s -1 II 3 Zjistěte rychlost a rychlení vozidla v bodě, působí li na dráze L na vozidlo hnací síla F a odpor proti pohybu F od.(viz obr.) (m = 1 000 kg; F = 1 000 N; F od = 50 N; L = 1 000 m; v 1 = 0) Výpočet zrychlení: F F od F s = 0 F F od = m.a a = Výpočet rychlosti v v bodě : Změna energií kinetických je rovna vykonané práci, protože v 1 = 0, potom kinetická energie v bodě 1 je nulová, tedy v bodě je práce rovna kinetické energii v bodě a. L m.a. L a = 0,95 m.s - v = 43,59 m.s -1 II 4 Jak velká musí být tažná síla rakety, požaduje li se, aby za čas t dosáhla první kosmickou rychlost v 1k? Průměrná hmotnost rakety je m. (m = 5 000 kg; v 1k = 7,8 km.s -1 ; t = 300 s) Za předpokladu, že se raketa pohybuje ve vzduchoprázdnu, působí na raketu pouze tažná síla F a setrvačná síla F s. Podle d Alembertova principu musí být obě síly v rovnováze F F s = 0 F = m. a

Zrychlení rakety vypočteme ze vztahu v 1k = a. t a =, potom tažná síla rakety F : F = m. F = 1,3.10 5 N 1. Dynamika rotačního pohybu IV 18 Určete velikosti maximálních a minimálních vazbových sil hřídele setrvačníku podle obr., je li následkem nepřesné výroby a montáže těžiště posunuto mimo osu hřídele o hodnotu r. Hřídel koná n otáček. (G = 3 00 kg, a = 1, m, b = 0,8 m, r = mm, n = 40 min -1 ) Vazbové síly od tíhy setrvačníku určíme ze statických podmínek rovnováhy. F A1 (a + b) G.b = 0 F A1 = F A1 = 1 80 N F A1 G + F B1 = 0 F B1 = G F A F B1 = 1 90 N Analogicky určíme velikosti vazbových sil od odstředivé síly: F A (a + b) F 0. b = 0 F A = 165 N F A F 0 + F B = 0, kde F 0 = m. r. a = n F B = 47 N Maximální vazbové síly Minimální vazbové síly F Amax = F A + F A1 = 1 445 [N] F Amin = F A1 - F A = 1 114 [N] F Bmax = F B + F B1 = 167 [N] F Bmin = F B1 - F B = 1 673 [N] IV 19. Určete velikost odstředivé síly nevývažku setrvačníku podle obr. (m = 10 kg, r = 0,5 m, = 10s -1 ) F odstř. = m. r. F odstř. = 10. 0,5. 100 = 500 [N]

IV 0. Určete, jak velký průměr d musí mít nálitek podle obr., aby byl setrvačník vyvážený. (m = 10 kg, r = 0,5 m, = 10 s -1, r 1 = 0,4 m, b = 100 mm, = 8,9. 10 3 kg. m -3 ) d = 0,141 m IV 1. Určete velikost odstředivé síly F 0, která působí na vozidlo v zatáčce podle obr. ( m = 000 kg, v = 100 km.h -1, r = 100 m) F 0 = 1,54. 10 4 [N] IV. Určete velikost úhlu sklonu tratě v zatáčce tak, aby výsledná síla působící na vagon směřovala kolmo na trať. (G = 4. 10 5 N, r = 500 m, v = 80 km.h -1 ) tg = 0,1006783 = 5,74 = 5 44 IV 3. Určete velikost síly v laně F a úhel sklonu podle obr., jestliže těleso o hmotnosti m rotuje ve vodorovné rovině. (m = 0 kg, r = m, = 10 s -1 )

tg = 0,04905 =,81 tj. 49 IV 4. Určete maximální a minimální velikost síly v laně podle obr., jestliže těleso o hmotnosti m rotuje ve svislé rovině. (m = 0 kg, r = m, v = 10 s -1 ) F max = 196 N F min = 1 804 N IV 5. Určete velikost odstředivé síly, která působí na člověka hmotnosti m stojícího na rovníku zeměkoule. (m = 7 kg, r = 6 377 km) F odstř. =, 4 N IV 6. Určete velikost rychlosti letadla, které prolétává kruhovou zatáčkou o poloměru r, jestliže známe odstředivou sílu F 0 působící na pilota, jehož hmotnost je m. (m = 80,8 kg, r = 50 m, F 0 = 6 535 N) v = 05,1 m. s -1 IV 7. Určete největší velikost rychlosti automobilu, jíž může projíždět zatáčku o poloměru r, známe li součinitel tření f mezi vozovkou a pneumatikami. (r = 10 m, f = 0,6) v = 17,5 m. s -1 = 63 km. h -1 IV 8. Těleso o hmotnosti m uchycené na tyči kruhového průřezu o průměru d koná rotační pohyb podle obr.. Určete napětí, které v tyči vznikne při n otáčkách. (m = 87 kg, d = 1 mm, r = 0,85 m, n = 6 min -1 )

t = 366 697 557 N = 367 MPa IV 9. Určete minimální velikost rychlosti, kterou musí motocyklista kaskadér projíždět ve svislé rovině po vnitřním povrchu válce. Těžiště soustavy kaskadér motocykl rotuje na poloměru r. ( r = 4,1 m) v = 6, 34 m. s -1 =,8 km.h -1 IV 30. Určete minimální otáčky při rotaci koule upevněné na laně ve svislé rovině podle obr. ( m = 0,4 kg, r = 1, m) n = 0,455 s -1 II 5 Zjistěte velikost setrvačné odstředivé síly F o, která působí na vozidlo hmotnosti m při projíždění zatáčky (viz obr.) (m = 000 kg; v = 100 km.h -1 ; r = 100 m) Odstředivou sílu F 0, která působí na vozidlo hmotnosti m, které projíždí zatáčku o poloměru r rychlostí v, zjistíme na základě vztahu: F 0 = 15 43 N II 6 Zjistěte maximální a minimální sílu F působící v laně, rotuje li těleso hmotnosti m ve svislé rovině rychlostí v (obr.) (m = 0 kg; r = 1 m; v = 10 m.s -1 ) Bude li se těleso nacházet v bodě, bude na laně působit maximální síla, daná součtem odstředivé síly F 0 a tíhy tělesa G. Naopak, bude li se těleso nacházet v bodě 1, bude v laně působit

minimální síla, daná rozdílem odstředivé síly a tíhy tělesa. F max = F 0 + G F max = F max = 196, N = F min = 1 804 N Pokud chceme mít lano napnuté, musí platit, že Fmin je větší jak nula. Z této podmínky lze vypočítat minimální obvodovou rychlost tělesa: F min 0 0 Z toho plyne: v min V min = 3,13 m.s -1 II 7 Jak velký hnací moment M musí působit na setrvačník (obr.), má li se za čas t rozběhnout na úhlovou rychlost. (D = 0,5 m; b = 0, m; = 7,8. 10 3 kg.m -3 ; t = 5s; = 0s -1 ) M M s = 0, : kde I 0 = I 0 = Úhlové zrychlení Potřebný moment: M =. M =. M = 38,3 N.m