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

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

TŘENÍ A PASIVNÍ ODPORY

Dynamika. Dynamis = řecké slovo síla

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

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

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

( ) ( ) Tření a valivý odpor II. Předpoklady: 1210

Mechanika - síla. Zápisy do sešitu

Newtonovy pohybové zákony

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

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

TŘENÍ. ve fyzice: je to mechanický odpor (síla) Zdroj: Prof.Ing.Jiří Militský CSc

Výukový materiál zpracován v rámci projektu EU peníze školám

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

Číslo projektu: CZ.1.07/1.4.00/ Název DUM: Brzdné síly Číslo DUM: III/2/FY/2/1/18 Vzdělávací předmět: Fyzika Tematická oblast: Fyzikální

Práce, energie a další mechanické veličiny

Příklad 5.3. v 1. u 1 u 2. v 2

Laboratorní práce č. 3: Měření součinitele smykového tření

FYZIKA. Newtonovy zákony. 7. ročník

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

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

VÝUKOVÝ MATERIÁL VÝUKOVÝ MATERIÁL VÝUKOVÝ MATERIÁL

Česká Lípa, 28. října 2707, příspěvková organizace. CZ.1.07/1.5.00/ Digitální učební materiály

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

Věra Keselicová. březen 2013

Připravil: Roman Pavlačka, Markéta Sekaninová Dynamika, Newtonovy zákony

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.

23_Otáčivý účinek síly 24_Podmínky rovnováhy na páce 25_Páka rovnováha - příklady PL:

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

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

BIOMECHANIKA. 2, Síly a statická rovnováha Vektory a skaláry. Studijní program, obor: Tělesná výchovy a sport Vyučující: PhDr. Martin Škopek, Ph.D.

Digitální učební materiál

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

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

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

STATIKA Fakulta strojní, prezenční forma, středisko Šumperk

1. KŠPA Kladno, s. r. o., Holandská 2531, Kladno, FYZIKA. Kapitola 4.: Dynamika. Mgr. Lenka Hejduková Ph.D.

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

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

BIOMECHANIKA. 3,Geometrie lidského těla, těžiště, stabilita, moment síly

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

Pasivní odpory. smykové tření, tření v klínové drážce, čepové tření, vláknové tření, valivý odpor. asi 1,5 hodiny

Přípravný kurz z fyziky na DFJP UPa

Testovací příklady MEC2

Dynamika hmotného bodu

Dynamika 43. rychlost pohybu tělesa, třecí sílu, tlakovou sílu ...

1) Tělesa se skládají z látky nebo menších těles mají tvar, polohu a rozměry všechna tělesa se pohybují! 2) Látky se skládají z atomů a molekul

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

Dynamika hmotného bodu

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

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

Tření Smykové tření Součinitel smykového tření Značení Příklady hodnot součinitele smykového tření Klidové tření Součinitel klidového tření Značení

Začneme opakováním z předchozí kapitoly (První Newtonův pohybový zákon setrvačnost).

Čepové tření Zhotoveno ve školním roce: 2011/2012 Jméno zhotovitele: Ing. Iva Procházková

MECHANIKA - DYNAMIKA Teorie Vysvětlete následující pojmy: Setrvačnost:

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

(2) 2 b. (2) Řešení. 4. Platí: m = Ep

pracovní list studenta

Jméno autora: Mgr. Zdeněk Chalupský Datum vytvoření: Číslo DUM: VY_32_INOVACE_09_FY_B

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

III. Dynamika hmotného bodu

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

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

Literatura: a ČSN EN s těmito normami související.

DYNAMIKA ROTAČNÍ POHYB

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

třecí síla (tečná vazba podložky) F normálová reakce podložky výsledná reakce podložky Podmínky rovnováhy:

04 - jednoduché stroje

Tření a valivý odpor I

Přijímací zkoušky FYZIKA

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

Experiment P-6 TŘECÍ SÍLA

Tření a valivý odpor I

[GRAVITAČNÍ POLE] Gravitace Gravitace je všeobecná vlastnost těles.

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

BIOMECHANIKA. 2, Síly, vektory a skaláry. Studijní program, obor: Tělesná výchovy a sport Vyučující: PhDr. Martin Škopek, Ph.D.

7. Gravitační pole a pohyb těles v něm

BIOMECHANIKA SPORTU ODRAZ

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

Obsah. 1 Newtonovy zákony Zákon zachování hybnosti Druhy sil 9. 4 Pohyb na rovné ploše 11

5b MĚŘENÍ VISKOZITY KAPALIN POMOCÍ PADAJÍCÍ KULIČKY

BIOMECHANIKA. 1, Základy biomechaniky (historie a definice oboru)

Dynamika pro učební obory

Práce, výkon, energie

Digitální učební materiál

F - Jednoduché stroje

ELEKTRICKÉ STROJE - POHONY

Newtonův zákon I

Název: Studium tření a jeho vliv na běžné aktivity

Některá klimatická zatížení

4. Práce, výkon, energie a vrhy

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

Pohyb tělesa po nakloněné rovině

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

Zápočet z fyzikálního semináře 102XFS

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

FYZIKA 1. ROČNÍK. Tématický plán. Hodiny: Září 7 Říjen 8 Listopad 8 Prosinec 6 Leden 8 Únor 6 Březen 8 Duben 8 Květen 8 Červen 6.

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

Statika s pasivními odpory čepové, valivé a pásové tření

Transkript:

BIOMECHANIKA 7, Disipativní síly I. (Statické veličiny, smyková třecí síla, nakloněná rovina, odporová síla) Studijní program, obor: Tělesná výchovy a sport Vyučující: PhDr. Martin Škopek, Ph.D.

SÍLY BRZDÍCÍ POHYB Z praxe víme, že pokud uvedeme nějaké těleso do pohybu a přestaneme na něj působit silou, těleso se za nějakou dobu zastaví. Má-li zůstat první Newtonův zákon (zákon setrvačnosti) v platnosti, musí existovat nějaké vysvětlení, proč se těleso zastaví. Vysvětlení je jednoduché: během pohybu tělesa na těleso působí třecí a odporové síly, které brzdí jeho pohyb. Není tedy splněna podmínka prvního pohybového zákona. 1. smykové tření; 2. valivý odpor; 3. vláknové tření.

SMYKOVÉ TŘENÍ Rozlišujeme tření statické - dynamické Podstatou vzniku třecích sil je vzájemné působení povrchových atomů obou dotýkajících se těles. Jde o nepřetržité opakování kontaktů a smyků obou ploch, při kterém může dojít k různým zvukům. Smykové tření závisí na: druhu podložky, drsnosti, hmotnosti Je podmínkou pohybu (při nulové třecí síle nelze uvést těleso do pohybu) a je i překážkou pohybu (brzdící pohyb vede k opotřebení a zahřívání materiálu těles).

SMYKOVÉ TŘENÍ V PRAXI Zmenšení třecí síly Alpské lyžování (při skluzu) Běh na lyžích (při skluzu) Saně Hokej Curling Zvětšení třecí síly Chůze Alpské lyžování (při brzdění Běh na lyžích (při odrazu) Mačky

VELIKOST TŘECÍ SÍLY 1. nezávisí na obsahu styčných ploch. F t1 = F t2 v v F t1 F t2

VELIKOST TŘECÍ SÍLY 1. nezávisí na obsahu styčných ploch. 2. nezávisí na rychlosti. F t1 = F t2 Pro velké rychlosti to ale zcela neplatí. Tam se třecí síla snižuje. v v F t1 F t2

VELIKOST TŘECÍ SÍLY 1. nezávisí na obsahu styčných ploch. 2. nezávisí na rychlosti. 3. je přímo úměrná velikosti kolmé tlakové síly. F t2 = 2. F t1 v v F t1 F t2

Tělesa se nepohybují F = Ft = Fs F STATICKÉ TŘENÍ f je součinitel smykového tření. Nemá jednotku (jednotkou je 1). Její hodnota závisí na povaze styčných ploch a vždy je větší než nula. F n je velikost tlakové síly, která je kolmá na podložku (na styčné plochy). Například u vodorovné podložky je rovna tíhové síle působící na vrchní těleso.

DYNAMICKÉ TŘENÍ Pohybový stav tělesa bude záviset na vzájemné velikosti pohybové síly Fp a velikosti třecí síly Ft. Mohou nastat tři případy: 1, Fp Ft těleso, které bylo v klidu, zůstává v klidu 2, Fp=Ft těleso je v klidu nebo v rovnoměrném přímočarém pohybu (zrychlení je nulové). 3, Fp>Ft těleso se pohybuje ve směru Fp a platí: Fp - Ft = m. a => m.g.sin α f. m.g.cos α = m.a

VALIVÉ TŘENÍ Jedno těleso po druhém (po podložce) se nemusí pohybovat pouze smýkáním, ale pokud má těleso kruhový průřez (koule, válec, kruh, kolo) může se jedno těleso po druhém tělese valit. Síla valivého odporu vzniká zčásti také kvůli nerovnosti styčných ploch a také díky deformaci tělesa i podložky vlivem tlakové síly a nutnosti se jakoby valit do kopce.

VALIVÉ TŘENÍ Síla valivého odporu je také (jako třecí síla) přímo úměrná tlakové síle na podložku, ale navíc je nepřímo úměrná poloměru průřezu valícího se tělesa. (ksí) je rameno valivého odporu. Jednotkou je jeden metr. Jeho hodnota závisí na pevnosti a povrchu styčných ploch. [ ] = m F n je velikost kolmé tlakové síly na podložku R je poloměr průřezu valícího se tělesa. Pozn. Při stejných podmínkách (kvalita styčných ploch a velikost tlakové síly) je síla valivého odporu mnohem menší než síla smykového tření, proto se často smýkání nahrazuje válením (při stěhování na válečcích nebo u ložisek).

VLÁKNOVÉ TŘENÍ Nastává v případě, kdy se lano smýká po nehybné válcové ploše, čímž vzniká mezi lanem a válcovou plochou třecí síla, která je příčinou vláknového tření.

VLÁKNOVÉ TŘENÍ Pro velikost vláknového tření platí tzv. Eulerův vztah: Vlákno zatížené na konci silou (břemenem), tažené přes válcovou plochu o poloměru r, s níž má součinitel smykového tření tak, že se dotýká v úhlu (takzvaný úhel opásání), musí být taženo silou F1, kde e je Eulerovo číslo (e= 2, 718) Z uvedeného vztahu vyplývá, že na poloměru válce nezáleží.

CYKLISTA Příklad: Cyklista o hmotnosti m projíždí zatáčkou o poloměru r rychlostí v. O jak velký úhel α se musí odklonit, aby neupadl? A jak velký musí být koeficient vlečného tření galusky od vozovky, aby neupadl?

ODPOROVÉ SÍLY Odporové síly vznikají tam, kde při pohybu tělesa dochází ke kontaktu s prostředím. Je jedno, jestli se těleso pohybuje v plynu (vzduchu) či kapalině, nebo jestli je těleso v klidu a kolem něj proudí vzduch nebo kapalina Síly působí proti směru pohybu tělesa Při pohybech sportovce platí vetšinou tzv. Newtonův zákon odporu

ODPOROVÉ SÍLY NA NAKLONĚNÉ ROVINĚ F = Fp - Ft - F0 m.a = m.g.sinα f.m.g. cos α ½ C. S. ς. v 2 Mezní rychlost: platí 1. NZ tzn. a=0

ODPOROVÉ SÍLY PŘI VOLNÉM PÁDU

MACHOVO ČÍSLO Ma = v/c Poměr mezi rychlosti letícího v daném prostředí a rychlosti zvuku v tomto prostředí Souvisí s teplotou prostředí Vzniká značný třesk Vzniká tzv. Machův kužel Podzvukové rychlosti Ma < 1 Nadzvukové rychlosti Ma > 1

1. CVIČENÍ Cyklista jedoucí po přímé betonové silnici rychlostí 18 km/h vjede náhle do zatáčky o poloměru 10 m. Jak musí cyklista jet, aby zatáčku bezpečně projel? Tření a odpor vzduchu zanedbejte. Výsledek: α = 14,3º

2. CVIČENÍ Lyžař o hmotnosti 95 kg stojící na trenažéru se začne pohybovat vpřed, pokud se plošina nakloní na hodnotu α = 13º. Jaký je koeficient statického tření mezi skluznicí a trenažérem? Výsledek: f = 0,23

3. CVIČENÍ Jakou mezní rychlost bude mít lyžař, pokud váží 85 kg a sjíždí po svahu se sklonem 10. Jeho příčný řez má plošný obsah S=0,8 m2 a koeficient odporu C=0,55 a ς = 1,2 kg.m-3, f = 0,05? Výsledek: v = 71,35 Km/h

4. CVIČENÍ V silovém víceboji borec roztahával naložené auto, které vážilo 700 Kg. Lano, které držel v zubech svíralo s autem úhel 30º. Jak velkou silou musel působit, je-li rameno valivého odporu kola auta na asfaltu 2 mm a průměr kola 62 cm. Pohyb auta považujte za rovnoměrný. Výsledek: 51,15 N

5. CVIČENÍ Jak daleko dojede chlapec, který se před sklouznutím rozběhl rychlostí 5 m.s -1? Součinitel smykového tření mezi podrážkou obuvi a povrchem je 0,25. Výsledek: 5 m