Transcript dynamika
Dynamika SPŠ SE Liberec a VOŠ Mgr. Jaromír Osčádal Slovníček •Dynamika = Popisuje příčiny pohybu a jeho změn. • Volné těleso (izolované těleso) = Těleso, na které nepůsobí silou žádné jiné těleso. •Model volného tělesa = Těleso, jehož výslednice vnějších sil je nulová Slovníček •Síla = Fyzikální veličina, která charakterizuje vzájemnou interakci (působení) těles. Tato interakce se projevuje při vzájemném dotyku těles, nebo prostřednictvím silových polí (gravitační pole, elektromagnetické pole, slabá a silná interakce v jádrech atomů). Jednotkou je 1newton [nju:tn] s označením N. Jedná se o vektorovou veličinu Slovníček •Inerciální vztažná soustava = Vztažná soustava, ve které izolovaná tělesa (volná tělesa) zůstávají v klidu nebo v rovnoměrném přímočarém pohybu, Všechny soustavy, které se vůči této soustavě pohybují rovnoměrně přímočaře, nazýváme také Inerciální vztažné soustavy. Všechny ostatní nazýváme Neinerciální vztažné soustavy. Východiska starověkých představ o pohybu •Starověká filosofie se intenzívně zajímala o příčiny různých přírodních jevů. Vycházela z pozorování a získané poznatky se snažila zobecnit. •Aby vůz jel rovnoměrně po přímé silnici, musí koně vynaložit potřebnou sílu, aby pták letěl, musí mávat křídly. Naopak, když síla přestane působit, pohyb zaniká. I hladký kámen pohybující se po zamrzlé hladině rybníky se po proběhnutí určité dráhy zastaví. Odpor prostředí jako síla působící proti pohybu, nebyl vzat na zřetel. Aristoteles 384 – 322 př. n. l. •Z pozorování došli starověcí filosofové k závěru, že pro udržení pohybu je nutné působení síly. Tato síla může mít u živočichů vnitřní původ (síla svalů) nebo může být vnějšího původu – u těles neživých. •Tyto omyly se přenesly i do středověku prostřednictvím Aristotelových spisů (v tomto případě „Fysiky“), které i scholastická věda uznávala jako zdroj poznatků. Galileo Galilei (1564 - 1642) Italský profesor matematiky v Pise. Popsal volný pád, pohyb na nakloněné rovině, pohyb kyvadla. Zastánce Koperníkovy heliocentrické soustavy. Objevil čtyři Jupiterovy měsíce, fáze Venuše a krátery na Měsíci. Vysvětlil zánik pohybu pomocí odporových sil. Mechanický princip relativity Galileiho princip relativity: Zákony mechaniky jsou stejné ve všech inerciálních vztažných soustavách. Rovnice, které je vyjadřují, mají stejný tvar. Pokud jedeme vlakem, který se pohybuje rovnoměrným přímočarým pohybem a nemáme možnost vidět ven, nepoznáme, zda je daná soustava vzhledem k povrchu země v klidu nebo v pohybu. Christian Huygens 1629 - 1695 Holandský fyzik, astronom a matematik, Vynalezl kyvadlové hodiny, setrvačník kapesních hodin, vysvětlil zákonitosti šíření vln. objevil Titan (měsíc planety Saturn). Zjistil, že jsou Saturnovy prstence složeny z kamenů. Při studiu kruhového pohybu objevil vztah pro dostředivé zrychlení. Na jeho základě určil Newton zakřivení dráhy Měsíce. Isaac Newton 1643 - 1727 Sir Isaac Newton byl anglický fyzik, matematik, astronom, filosof, teolog a alchymista. Je považován za jednoho z nejvýznamnějších vědců všech dob či dokonce za jakéhosi zakladatele moderní fyziky a vědy obecně. Objevil základní zákony dynamiky, všeobecný gravitační zákon, princip zobrazování čoček, geometrickou optiku. V rámci svého výzkumu také vytvořil základy diferenciálního a integrálního počtu (spolu s G. W. Leibnizem a o prvenství vedli nesmiřitelný spor). 1. Newtonův pohybový zákon Zákon setrvačnosti •Volné těleso, které je v pohybu, má stále stejnou rychlost = > •Každé těleso setrvává v klidu, nebo rovnoměrném přímočarém pohybu, pokud na ně nepůsobí silami jiná tělesa. •Klid a rovnoměrný přímočarý pohyb jsou rovnocenné pohybové stavy tělesa. • Vztažná soustava, v níž platí první pohybový zákon, se nazývá inerciální vztažná soustava. 1. Newtonům pohybový zákon Zákon setrvačnosti Hybnost Hybnost p hmotného bodu je vektorová fyzikální veličina, definovaná jako součin hmotnosti a okamžité rychlosti hmotného bodu: p mv Hybnost charakterizuje pohybový stav tělesa nebo hmotného bodu v dané vztažné soustavě. [p]=[kg.m.s-1 ] 2. Newtonům pohybový zákon Zákon síly – odvození 1 Zrychlení je nepřímo úměrné hmotnosti. F F 2. Newtonům pohybový zákon Zákon síly – odvození 2 Zrychlení je přímo úměrné síle. F F 2. Newtonům pohybový zákon Zákon síly – odvození 3 Pohybová rovnice: F ma Jednotkou síly je newton [N]=[kg.m.s-2] 2. Newtonům pohybový zákon Zákon síly – definice Síla je definována jako změna hybnosti za jednotku času. p mv Impuls síly Impuls síly vyjadřuje časový účinek síly Ft p Platí vztah: F.t = m.∆v Čím déle síla působí, tím větší změnu hybnosti (rychlosti) vyvolá. 3. Newtonům pohybový zákon Zákon akce a reakce Dvě tělesa na sebe působí stejně velkými silami opačného směru. Tyto síly vznikají a zanikají A současně. R Jednu z těchto sil nazýváme obvykle akce, A R druhou reakce. 3. Newtonům pohybový zákon Zákon akce a reakce R A Chlapec v zeleném tričku stojící na šlapadle táhne na provaze přivázanou pramici. Pomocí provazu na ní působí určitou silou. Stejně velkou silou ale opačně orientovanou působí pomocí provazu pramice na chlapce. Pokud by tedy chlapec prudce trhnul provazem, mohlo by se stát, že ho pramice strhne do vody. 3. Newtonům pohybový zákon Zákon akce a reakce - důsledky Uvažujme o dvou na sebe působících tělesech, která jsou mechanicky oddělena od ostatních těles. Podle principu akce a reakce působí těleso A na těleso B silou F a těleso B působí na těleso A silou – F . Potom Zákon zachování hybnosti ∆p=0 p= konstantní. 3. Newtonům pohybový zákon Zákon akce a reakce - důsledky Hlavním důsledkem platnosti principu akce a reakce je zákon zachování hybnosti pro mechanicky izolovanou soustavu. Smykové tření Prezentace =>