1.2.4 1. Newonův záon II Předpolady: 1203 Pomůcy: rubice, papír. Př. 1: Rozhodni, eré z následujících vě můžeme chápa jao další formulace 1. Newonova záona. a) Je-li výslednice sil, eré působí na ěleso, nulová, nemění ěleso svůj pohyb - pohybuje se rovnoměrně přímočaře nebo je v lidu. b) Poud se ěleso pohybuje rovnoměrně přímočaře, nepůsobí na něj žádná síla. c) Těleso, na eré působí síla, nemůže zůsa v lidu. d) Síla je nuná e změně pohybu (veliosi rychlosi nebo směru), ne pohybu samonému. a) Je-li výslednice sil, eré působí na ěleso, nulová, nemění ěleso svůj pohyb - pohybuje se rovnoměrně přímočaře nebo je v lidu. Jde o další formulaci 1. Newonova záona. b) Poud se ěleso pohybuje rovnoměrně přímočaře nepůsobí na něj žádná síla. Nejde o další formulaci 1. Newonova záona. Na rovnoměrně přímočaře se pohybující ěleso síly působi mohou, ale musí mí nulovou výslednici. c) Těleso, na eré působí síla, nemůže zůsa v lidu. Nejde o další formulaci 1. Newonova záona. Poud je působících sil více a mají nulovou výslednici, ěleso zůsane v lidu (napřílad lavice posavená na zemi). d) Síla je nuná e změně pohybu (veliosi rychlosi nebo směru) ne pohybu samonému. Jde o další formulaci 1. Newonova záona. Poud ěleso zůsává v lidu nebo v pohybu rovnoměrném přímočarém, znamená o, že servává ve sále sejném pohybovém savu 1. Newonův záon se časo nazývá záon servačnosi. Servačnos není síla, ale záladní endence všech hmoných předměů, zachováva svůj pohybový sav. Př. 2: Ja se projeví servačnos ěles při jízdě auobusem v zaáčce? Ja se projevuje při brždění? Zaáčení: Pasažér si chce uchova svůj pohybový sav chce se pohybova přímočaře má poci, že ho něco lačí ven ze zaáčy. Brždění: Pasažér si chce uchova svůj pohybový sav chce se pohybova sále sejnou rychlosí dopředu má poci, že ho něco zvedá ze sedadla (sojící se musí drže, aby nepadl směrem dopředu). 1
Př. 3: Proč se musí v auomobilech používa bezpečnosní pásy? Při nárazu auomobil velmi rychle zabrzdí, ale cesující mají podle záona servačnosi endenci poračova v rovnoměrném přímočarém pohybu proleí předním slem a vyleí ven z auomobilu. Musí bý připouání pásy, eré na cesující působí silou pořebnou omu, aby zabrzdili s auem. Pedaoicá poznáma: K výpoču síly, erá je nuná zabrždění cesujících se ješě dosaneme. Př. 4: Vyznač do obrázů, jaé síly působí na bednu v jednolivých siuacích. Jaé jsou jejich výslednice? jede sálou rozjíždí se, rychlosí dopředu rychlos narůsá leží v lidu leží v lidu F p F Krabice sojí výslednice působících sil musí bý nulová. Na rabici působí: - raviační síla Země, p - síla podložy. Obě síly jsou sejně velé a navzájem se odečou. jede sálou rychlosí dopředu F F d F p F Krabice jede rovnoměrně výslednice působících sil musí bý nulová. Na rabici působí: - raviační síla Země, p - síla podložy, - řecí síla mezi rabicí a podložou, d - síla dělnía, erý rabici lačí. Dvojice sil sejného směru mají sejnou velios a navzájem se odečou. 2
rozjíždí se, rychlos narůsá F F V F d F p F Krabice zrychluje výslednice působících sil musí bý nenulová, ve směru zrychlování. Na rabici působí: - raviační síla Země p - síla podložy - řecí síla mezi rabicí a podložou d - síla dělnía, erý rabici lačí Svislé síly mají sejnou velios a navzájem se odečou, síla F d je věší než síla F. Pedaoicá poznáma: Výslednice sil působí něerým sudenům problémy, proože ji moají dohromady s působícími silami jao další působící sílu. Proo reslím výslednici vždy jao čárovanou šipu. Př. 5: Jaé síly působí na auo jedoucí sálou rychlosí po rovné silnici. Jaá je jejich výslednice? auo jede rovnoměrně dopředu auo rovnoměrně couvá auo jede rovnoměrně dopředu F směr pohybu aua F F F S Auo jede rovnoměrně výslednice působících sil musí bý nulová. Na auo působí: - raviační síla Země, s - síla silnice, - řecí síla a odpor vzduchu, - síla ol, erou se odsrují od silnice a udržují auo v rovnoměrném pohybu. Dvojice sil opačného směru mají sejnou velios a navzájem se odečou. 3
auo rovnoměrně couvá F F S F F Auo jede rovnoměrně výslednice působících sil musí bý nulová. Na auo působí: - raviační síla Země, s - síla silnice, - řecí síla a odpor vzduchu, - síla ol, erou se odsrují od silnice a udržují auo v rovnoměrném pohybu. Dvojice sil opačného směru mají sejnou velios a navzájem se odečou. Pedaoicá poznáma: Něeré sudeny převapuje, že oba obrázy jsou éměř sejné. Podrobnější disusi o om, erá síla auo udržuje v pohybu necháváme na později. Pedaoicá poznáma: Cílem předchozích dvou příladů je, aby se sudeni naučili vycháze z rovnoměrnosi pohybu, ze eré vyplývá nulovos výslednice a z é poměry veliosí jednolivých sil. Jde o obrácený posup než sudeni volí sponánně. Pedaoicá poznáma: Nejdříve nechám sudeny vypracova oba následující přílady, pa si zonrolujeme první přílad a sudeni dosanou dvě minuy na přeonrolování druhého příladu. Něerým se podaří si opravi případný španý výslede. Př. 6: Díě si hraje na sluzavce. Jednou sedí uprosřed a nehýbe se, podruhé sejným mísem rovnoměrně projíždí. Porovnej velios řecí síly v obou případech. Rozebereme si posupně oba případy. díě se nehýbe Na díě působí ři síly: - raviační síla Země, F - síla louzačy (aby se díě nepropadlo dolů), F - řecí síla, erá zabraňuje čási raviace sáhnou díě dolů. Podle 1. Newonova záona může díě zůsa v lidu pouze v případě, že výsledná působící síla bude nulová řecí síla musí vyrovna působení raviační síly a síly od louzačy. F 4
díě jede rovnoměrně Na díě působí ři síly: F - raviační síla Země, F F F - síla louzačy (aby se díě nepropadlo dolů), - řecí síla, erá zabraňuje čási raviace sáhnou díě dolů. Podle 1. Newonova záona se může díě pohybova rovnoměrně přímočaře pouze v případě, že výsledná působící síla bude nulová řecí síla musí vyrovna působení raviační síly a síly od louzačy. Graviační síla i síla louzačy jsou v obou případech sejné řecí síla musí bý v obou případech sejná. Pedaoicá poznáma: Sudeni věšinou považují za věší sílu působící v lidu. Vychází o i z osobní suečnosi, proože nerozlišují sílu, erá musí zabrzdi louzající díě, od síly, erá sačí omu, aby se už sojící díě nepohybovalo. Druhým problémem je, že sudeni nevychází z 1. Newonova záona, ale z vlasního odhadu (o erém už z minulé hodiny víme, že je nejisý). Jde o jedno z mís, de by se sudeni měli nauči oriova vlasní selsé odhady fyziálními záony. Právě ady je nuné dosáhnou oho, aby se šolní fyzia začala ýa jejich živoa. Př. 7: Parašuisa vysočí z leadla. Nejdříve padá se zavřeným padáem. Zrychluje, ale po určié době se jeho rychlos usálí a padá rovnoměrně. Poé oevře padá, jeho pád se zpomaluje až do oamžiu, dy začne opě pada rovnoměrně. Porovnej velios odporu vzduchu, erý na parašuisu působí: a) dyž rovnoměrně padá se zavřeným padáem, b) dyž rovnoměrně padá s oevřeným padáem. Během pádu působí na parašuisu dvě síly: - raviační síla Země (během pádu se nemění), v - odpor vzduchu. a) Parašuisa rovnoměrně padá se zavřeným padáem. Rovnoměrný pohyb na parašuisu působí nulová výsledná síla musí plai Fv b) Parašuisa rovnoměrně padá s oevřeným padáem. Rovnoměrný pohyb na parašuisu působí nulová výsledná síla musí plai Fv = F. = F. V obou případech se velios odporu vzduchu rovná veliosi raviační síly, erou na parašuisu působí Země v obou případech působí na parašuisu sejně velý odpor vzduchu. Př. 8: Vysvěli, ja je možné, že v obou bodech předchozího příladu, působí na parašuisu sejně velý odpor vzduchu, dyž při pádu s oevřeným padáem brzdí parašuisu daleo věší plocha oevřeného padáu. Odpor vzduchu závisí na: 5
veliosi plochy, rychlosi pohybu. Parašuisa rovnoměrně padá se zavřeným padáem: malá plocha, ale velá rychlos pádu pořebná velios odporu vzduchu. Parašuisa rovnoměrně padá s oevřeným padáem: velá plocha, ale malá rychlos pádu pořebná velios odporu vzduchu. Smysl padáu: velá plocha padáu zaručí, že odpor vzduchu dosáhne pořebné veliosi už při malé rychlosi pádu a parašuisa přežije dopad na zem (dyž se padá neoevře, dopadne s velou pravděpodobnosí po nějaé době rovnoměrného pádu, ale příliš velou rychlosí a zabije se). Př. 9: V úzé rubici uvízl předmě (papíre). Navrhni způsob, ja ho dosa ven. Posup fyziálně zdůvodni. Je možné upravi posup a, aby papíre vylezl horním (dolním) oncem rubice. Můžeme využí servačnosi papíru v rubici. Poud uvedeme rubu rychle do pohybu (napřílad úderem), snaží se papír zůsa v lidu (doud ho ření o sěny neuvede do pohybu) poud lučeme do rubice seshora, papír se posupně přesunuje hornímu onci (zůsává v lidu, zaímco rubice se po úderu pohybuje dolů), poud lučeme do rubice zezdola, papír se posupně přesunuje dolnímu onci (zůsává v lidu, zaímco rubice se po úderu pohybuje nahoru). Poud pohybující se rubu rychle zasavíme (napřílad nárazem), snaží se papír zůsa v pohybu (doud ho ření o sěny nezasaví) poud zasavujeme rubici pohybující se shora dolů, papír se posupně přesunuje dolnímu onci (zůsává v pohybu, zaímco rubice se nárazu zasaví), poud zasavujeme rubici pohybující se zdola nahoru, papír se posupně přesunuje hornímu onci (zůsává v pohybu, zaímco rubice se nárazu zasaví). Pedaoicá poznáma: Předchozí přílad je samozřejmě nuné demonsrova, nejlépe uáza jednu z možnosí a pa necha žáy odhadova další variany. Př. 10: Auo jede po vodorovné přímé silnici rovnoměrně rychlosí 90 m/h a působí na něj směrem dopředu síla mooru o veliosi 250 N. Působí na auo další síla? Auo se pohybuje rovnoměrně přímočaře výsledná působící síla musí bý nulová na auo musí působi romě síly mooru směrem dozadu sejně velá síla (zřejmě celový odpor (vzduch a ření dohromady). Př. 11: Ja je možné, že člově uáhne velé dopravní leadlo (napřílad eno odaz hp://www.youube.com/wach?v=ls-jli6eqe)? Ja by jsi posupoval, dyby si chěl něco aového doáza? K rovnoměrnému pohybu leadla sačí, dyž je výsledná působící síla nulová leadlo musíme áhnou silou, erá se rovná řecí síle je řeba co nejvíce zmenši působení ření (rovná a vrdá plocha, nahušěné pneumaiy, valiní ložisa,...). 6
Př. 12: Vysvěli princip beranidla. Jaé vlasnosi by mělo mí? Proč je snazší dveře vyrazi než vylači? Beranidlo - rozpohybujeme ho a vrazíme do dveří. Beranidlo se snaží si zachova svůj pohyb, zabrzdí ho až síla dveří (sejně velou silou působí beranidlo na dveře). Beranidlo musí bý ěžé, pohybova se velou rychlosí a musí bý vrdé. Na rychlé zasavení je řeba velá síla (dopad penálu z výšy na ruu). Shrnuí: Těleso, na eré působí nulová výsledná síla, servává v lidu nebo v pohybu rovnoměrném přímočarém. 7