Transcript Sile_8r_pog4

II. SILE
1. O silah
2. Merjenje sil, Teža
3. Merjenje sil, Hookov zakon
4. Risanje sil
5. Ravnovesje sil
6. Trenje in upor
7. Sestavljanje sil
8. Razstavljanje sil
9. Telo na klancu
10. Medsebojno delovanje teles
O silah
Za poganjanje pedal pri kolesu je potrebna SILA
Za dvig bremena iz tal je potrebna SILA
Da lok napnemo je potrebna SILA
Sile lahko med seboj
primerjamo po velikosti.
Sile lahko merimo.
sila je fizikalna
količina
Posledice delovanja sile
Sile delujejo na telesa in povzročijo:
• spremembo oblike,
• spremembo gibanja.
Pri preučevanju sil ločimo opazovano telo in okolico.
Na opazovano telo (omara) deluje s silo telo iz okolice (človek).
Silo poimenujemo po telesu iz okolice, ki silo povzroča. Sile
označujemo s črko F. Primeri:
– sila noge (na žogo);
Fn …sila noge
– sila vrvice (na sliko);
Fvr … sila vrvice
– sila roke (na gobo);
Fr … sila roke
Ob črki F dodamo še indeks, ki pomeni ime telesa, ki silo povzroča.
Merjenje sil, Teža
Merjenje lahko izvedemo preko spremembe gibanja ali oblike. Dve sili sta enaki, če na
istem telesu povzročita enako spremembo.
Za večkratno merjenje preko spremembe oblike so zelo primerna PROŽNA TELESA, ki
se ob odsotnosti sile vedno vrnejo v prvotno obliko.
Tako prožno telo, ki se najpogosteje uporablja je VZMET.
Še posebej primerna je tista za katero velja HOOKOV ZAKON, ki pravi:
RAZTEZEK VZMETI JE PREMOSORAZMEREN S SILO.
** Kaj že pomeni premosorazmeren?
** Kako ta zakon preveriš?
Merilna priprava za merjenje sile se imenuje: vzmetna tehtnica, silomer ali tudi
dinamometer
Za umerjanje silomera pa je zelo primerna sila TEŽA.
Teža in enota za silo
Na vsa telesa na Zemlji namreč deluje sila, ki jo imenujemo teža ali
gravitacija.
Oznaka zanjo je Fg .
Smer delovanja teže je navpično navzdol oziroma proti središču Zemlje.
Velikost teže, ki deluje na telo je povezana z maso telesa.
Razlikujmo med TEŽO in MASO !!!
ZEMLJA
Na telesi z enakima masama deluje enaka teža.
Kolikokrat je masa enega telesa večja od mase drugega,
za tolikokrat je teža tega telesa večja od teže drugega.
(* če so seveda vsa telesa na površini Zemlje ali blizu nje – nekaj km je tukaj
zanemarljivo, ker je premalo v primerjavi s polmerom Zemlje).
Sile merimo v enotah , ki se imenujejo NEWTON-i (njutni). Oznaka je “N”
1N je enak sili, s katero Zemlja privlači utež z maso 100 g ali 1N je teža 100
g uteži. ( npr.: če velja - masa = 50 kg potem velja še - teža = 500 N)
Risanje sil
Sile znamo meriti. Vsakdanje izkušnje pa kažejo, da je ob velikosti
pomembna še smer delovanja.
Za količino, ki ima velikost in smer pravimo, da je vektorska količina ali kar
vektor. Sila je torej vektorska količina.
Zato sile ponazorimo z risanjem. Pravimo, da jih ponazorimo s pomočjo
usmerjenih daljic.
Dolžina daljice, ki jo narišemo je mera za velikost sile, smer daljice pa se
ujema s smerjo sile.
Točka v kateri sila prijemlje pravimo prijemališče. Na sliki je to začetek daljice.
Na sliki bomo silo označili takole:
Sile rišemo v merilu. Na primer:
M: 1cm
2N
F
Ravnovesje sil
Kaj sploh pomeni ravnovesje telesa?
V ravnovesju je telo, ki MIRUJE ali se ENAKOMERNO GIBLJE.
Pogoj za ravnovesje: Vsota vseh zunanjih sil na opazovano telo je enaka 0.
Če zgornji trditvi združimo dobimo ZAKON o RAVNOVESJU ali I. NEWTONOV
ZAKON: Telo miruje ali se giblje enakomerno, če je vsota zunanjih sil enaka 0.
2. primera:
Vrste sil
Delimo jih:
a) Način delovanja
Ob dotiku deluje večina sil
•sila roke
FN
•V
•sila noge
Fs
b) Prijemališče
točkasto prijemališče
(mesto delovanja majhno v primerjavi z
velikostjo opazovanega telesa)
ploskovno porazdeljene (trenje in upor)
•sila vrvice
Sile na daljavo
•sila teže
•magnetna sila
•električna sila
** pri načrtovanju začetno točko
postavimo na stik ploskev.
prostorsko porazdeljene
(vse sile na daljavo).
** pri načrtovanju začetno točko
postavimo v središče – težišče.
Trenje
Sila trenja (trenje) deluje med površinama dveh teles kadar se gibljeta (ena
glede na drugo).
Trenje je posledica hrapavosti stičnih površin.
Smer sile trenja je vedno nasprotna od smeri gibanja.
Trenje zavira gibanje.
Velikost sile trenja je odvisna od:
– od vrste snovi
• guma po jeklu  trenje veliko
• jeklo po jeklu  trenje majhno
– obdelave stičnih ploskev(hrapavosti)
– teže oziroma sile, ki pritiska pravokotno na ploskev
– ni pa odvisna od velikosti stične ploskve
ZMANJŠAMO GA Z:
•mazanjem
•uporabo ležajev
KJE ?
NEZAŽELJENO
gonila v strojih
in napravah
TRENJE
ZAŽELJENO
KJE ?
zavore
POVEČAMO GA Z:
•uporabo ustreznih
materialov
Upor
Med gibanjem skozi plin ali kapljevino deluje na telo sila upora.
Sila upora zavira gibanje.
Velikost sile upora je odvisna od:
•gostote sredstva
•čelnega preseka telesa
•oblike telesa
•hitrosti gibanja
Upor zmanjšamo predvsem z:
zmanjšanjem čelnega preseka telesa
Aerodinamična (hidrodinamična) oblika
Upor je lahko tudi koristen.
– padalec se nanaša zgolj na dovolj veliko silo upora, ko skoči iz
letala.
Sestavljanje sil
Če na telo deluje več sil hkrati jih lahko nadomestimo z eno oz. seštejemo.
Seštevamo jih kot vektorje (v OS samo grafično).
Vsoto sil imenujemo rezultanta in jo označimo z
RaliFr
Pri seštevanju je pomembna velikost in smer sile. Enostavno je seštevati
vzporedne sile, katerih rezultanto je mogoče določiti še RAČUNSKO.
Primer:
Na opazovano telo delujeta dve sili v desno stran.
F1
F1 = 20 N
F2 = 40 N
F2
Postopek dela: Najprej si določimo merilo sil in obe sili narišemo
Obe sili narišemo samostojno na dovolj velik list papirja. Prostoru za risanje rečemo POLIGON SIL.
F1
F2
Sile sestavljamo tako,
F1
F2
da prvi sili priključimo drugo silo kot vlakec.
Seštevku dveh ali več sil rečemo REZULTANTA (R ali FR) . Ta je tudi sila in se vedno
začne tam, kjer se začne prva sila in konča tam, kjer se konča zadnja sila.
FR
Rezultanta je sila, ki nadomesti ostale sile.
Samo v primeru, da so sile med sabo vzporedne jih
nadomesti tudi po velikosti (matematičnem seštevku)
F1 + F2 = FR
2N + 4N = 6N ……rezultat velja le če so sile med sabo vzporedne
Sestavljanje nevzporednih sil
Pri seštevanju nevzporednih sil rezultanta ni enaka aritmetični vsoti ali razliki
velikosti posameznih sil.
Nujno moramo upoštevati smeri sil. Rezultanta je enaka vektorski vsoti sil.
Za seštevanje vektorjev sta znani
trikotniško in paralelogramsko pravilo.
F2
R
Seštevanje dveh nevzporednih sil
po pravilu paralelograma:
F1 F1
R  F1  F2
Seštevanje treh nevzporednih sil
po trikotniškem pravilu
F2
F2
F1
F3
R
F3
F1  F2  F3  R
Razstavljanje sil
Dve sili lahko po paralelogramskem pravilu seštejemo oziroma nadomestimo
z eno samo, ki jo imenujemo rezultanta.
Obstaja pa tudi postopek pri katerem eno silo nadomestimo z dvema.
Ta postopek imenujemo razstavljanje sil.
Z razstavljanjem dobimo dve komponenti.
Postopek:
– izberemo merilo
– narišemo sile v znanem merilu
– k dani sili narišemo nosilki, ki sovpadata s smerjo iskanih komponent.
– narišemo vzporednici črtam nosilkam skozi vrh znane sile.
– izvlečemo komponenti od začetne točke dane sile do presečišča
nosilke in vzporednice.
nosilka 1
F1
R
vzporednica 2
vzporednica 1
nosilka 2
F2
Sile na klancu
Klanec je v praksi pogost in uporaben
primer razstavljanja sil.
V tem primeru RAZSTAVIMO silo teže na
dve komponenti. Fs in Fd, ki ju imenujemo
statična in dinamična komponenta teže.
Fp
Ftr
Fd
Če je telo v ravnovesju, statično
komponento uravnovesi sila podlage Fp in
dinamično sila trenja Ftr .
60°
Fs
Fg
30°
Na ta način se pogosto določa KOLIČNIK
TRENJA.
ZANIMIVOST: Pogosto naletimo na primer, ko je strmina klanca 30o(zgoraj).
POMNI: DINAMIČNA komponenta je v tem primeru enaka polovici TEŽE in
količnik trenja je 0,5.
Zakon o vzajemnem učinku ali III.
NEWTONOV zakon
Sile vedno nastopajo v parih.
Če prvo telo deluje na drugo z neko silo,
potem tudi drugo telo deluje na prvo z nasprotno enako silo.
F12 = sila prvega telesa na drugo,
F21 = sila drugega telesa na prvo.