Transcript síla - Letohradské soukromé gymnázium ops

Virtuální předmětové kabinety
Projekt č. CZ.04.1.03/3.1.15.2/0197
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
Síla
a její
Vzájemné působení těles.
Síla a její znázornění
Účinky síly na těleso
Pohybový účinek síly
Zákon setrvačnosti
Zákon síly
Zákon akce a reakce
Otáčivý účinek síly
Rovnovážná poloha páky
Deformační účinek síly
Třecí síla
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
Gravitační, tíhová síla, tíha a
hmotnost tělesa
Tíhová síla a svislý směr.Těžiště
tělesa
Měření velikosti síly. Siloměr
Skládání sil
Rovnováha sil
Vzájemné působení těles.

Síla a její znázornění.
Když jedno těleso tahá nebo tlačí na jiné těleso,
nazýváme toto působení silou
F
F
F

Vzájemné působení těles na sebe
označujeme slovem síla
Sílu F znázorňuje
orientovaná úsečka, která
udává velikost, působiště
a směr působení síly F
 Síla působí :


přímo - dotekem
nepřímo – na dálku (prostřednictvím silového pole)
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
F
Gravitační síla, tíhová síla, tíha
a hmotnost tělesa



Gravitační síla Fg = síla, kterou přitahuje Země těleso
Tíhová síla FG = síla, která určuje směr volného pádu
tělesa
Tíha tělesa G = síla, kterou tlačí těleso na podložku, protahuje pružinu
apod.
G= m . g

Velikost tíhy závisí na

m ( kg )
hodnoty
FG a Fg
těleso o hmotnosti 0, 1 kg má tíhu G přibližně 1N (
v gravitačním poli
Země ) = velikost tíhové síly FG , která působí na těleso, je přibližně 1 N


na hmotnosti tělesa
padák
na gravitační přitažlivosti Země
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
g ( N/kg )= přibl.10 N/kg
Tíhová síla a svislý směr
Těžiště tělesa


směr tíhové síly: svislý směr
působiště
: těžiště tělesa
kvádry
těžiště pro různé tvary
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
Měření velikosti síly. Siloměr.



další siloměry
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
siloměr je přístroj
pro měření
velikosti síly
měření siloměrem
se zakládá na
přímé úměrnosti
mezi prodlužením
pružiny a
napínající silou
siloměrem měříme
i tíhu těles
Skládání sil
Výslednice dvou sil vyjadřuje vždy jeden společný
výsledný účinek jejich působení na těleso (viz aplet )

Pokud jsou dvě síly stejného směru, má
výslednice tento směr a její velikost se
rovná součtu velikostí obou sil
F = F1 + F2


Pokud jsou dvě síly opačného směru, má
výslednice směr jako větší z nich a její
velikost se rovná rozdílu velikostí obou sil
F = F1 - F2 , F1 > F2
Pokud působí na těleso dvě síly F1 a F2
v jednom bodě, ale v různých směrech,
skládají se do rovnoběžníku. Výslednice F
je orientovaná úhlopříčka rovnoběžníku
rozklad síly
diagram
sil
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
padák
Podobně se skládají i rychlosti
plachetnice
člun na
řece

Rovnováha sil
těleso je v rovnováze,
když současně na něj
působí dvě stejně velké
síly opačně orientované

působiště je jen jedno

výslednice sil je nulová
F
FG
F
=
FG
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
0
Rovnováha sil
 když se těleso
nehýbe
F
FG
F
FG
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
…
Rovnováha sil
 když se těleso hýbe rovnoměrně
…
o
FO
působí na potápěče
tíhová síla FG a
odporová síla vody FO

FG
padák
visutý most
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
Účinky síly na těleso

síla může mít na těleso
• pohybový účinek
•
posuvný
účinek
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
•
otáčivý
účinek
• deformační
účinek
Pohybový účinek síly


Když je těleso v klidu, síla jej uvede do pohybu
Když je těleso v pohybu, síla jej urychlí, zpomalí
anebo změní jeho směr
 Přesný popis pohybového účinku je v Newtonových zákonech
 zákon setrvačnosti
 zákon síly
 zákon akce a reakce
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
Zákon setrvačnosti
kladivo
 Setrvačnost = schopnost tělesa setrvávat ve stavu, ve kterém se
nacházelo před tím, tj.v klidu nebo v rovnoměrném přímočarém pohybu
= schopnost odporovat síle, která chce ten stav změnit
Těleso setrvává v klidu nebo v
rovnoměrném přímočarém pohybu,
dokud na něj nepůsobí síla, která tento
stav změní
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
Zákon setrvačnosti
útěk


Čím má těleso větší hmotnost, tím má i větší
setrvačnost
Není tedy pravda, že těleso ke svému pohybu vždy
potřebuje nějakou působící sílu
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
Zákon síly
Newton
Čím je větší síla, která působí po vymezený čas na
těleso, tím je zrychlení nebo zbrzdění větší
Čím má těleso větší hmotnost, tím je změna jeho
pohybu menší
padák
sobi
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
závaží
vodorovný vrh
a volný pád
chůze
hrnec
Kdykoliv
působí 1.těleso na 2.těleso
silou,
působí současně
silou i 2.těleso na 1.těleso
Tyto dvě síly mají:
 stejnou velikost
 opačný směr
 každá z nich působí na jiné těleso
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
akce reakce
Zákon akce a reakce
Otáčivý účinek síly
Typickým příkladem tělesa, na které má síla otáčivý účinek je páka
 páky jsou :
• dvojzvratné
• jednozvratné
 využití páky :
dvouramenné váhy, nůžky, kleště, zvedání břemena pomocí tyče, dveře,
klika u dveří, kolečko
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
Rovnovážná poloha páky


páka má osu otáčení - je to bod na
páce, který se neotáčí při působení síly
otáčivý účinek síly na páku závisí:
na velikosti síly F (N)
na délce ramena síly a (m)

moment síly M ( Nm )
M = F. a

rovnováha na páce nastane, když se momenty
působících sil navzájem rovnají :
F1 . a 1
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
= F2 . a 2
Deformační účinek síly
tlak, tlaková síla



Deformační účinek síly závisí nejen na velikosti této
síly, ale i na velikosti plochy, na kterou se síla rozkládá
O velikosti deformačního účinku síly na těleso nás
informuje veličina „ tlak“
Tlak tělesa na podložku je možné měnit zvětšováním
nebo zmenšováním plochy, na kterou působí stále
stejná (tlaková) síla
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
Třecí síla


Ke tření dochází při pohybu jednoho tělesa
po povrchu druhého
Třecí síly působí vždy proti pohybu tělesa
brzdy
Na čem závisí třecí síly?

na tlakové síle, kterou působí těleso kolmo na podložku
 na materiálu
 na drsnosti ploch
sobi a tření
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
statické a
kinetické tření
smykové a
valivé tření
perpetuum
mobile
Zákon síly F = m . a
Jaké zrychlení udělí vagónku závažíčko
upevněné k němu přes kladku? Volíme
hmotnosti závaží i vagónku, koeficient
tření, získáme zrychlení, čas a dráhu.
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
Zákon síly F = m . a
Rozlišuj dvě fáze seskoku:
• volný pád
• pád s padákem
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
Těžiště
Čtyři stejně těžké kvádry ležící na sobě posouváme,
dokud se jejich barva nezmění. Žlutá barva vyjadřuje
hraniční polohu a červená polohu, kdy by už celá
pyramida spadla
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
Skládání rychlostí – člun na řece
• s rychlostmi je to stejné jako se silami
• dvě rychlosti různých směrů se skládají do jedné
výsledné rychlosti
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
Skládání rychlostí – plachetnice
• Při daném směru a rychlosti větru (wind direction and wind
speed) nastavujete směr plachty a kormidla (adjust sail,
adjust rudder) tak, abyste docílili nejvyšší možnou rychlost
plachetnice (boat speed) udávanou v uzlech (knots) bez
ohledu na směr pohybu plachetnice
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.


Narozen: 4. 1. 1643
Zemřel: 31. 3. 1727

Isaac Newton se narodil 4. ledna
1643 ve vesnici Woolsthorpe
nedaleko Granthamu (asi 200 km
severně od Londýna) v roce 1643.
Do svých 11 let Isaac Newton
navštěvoval vesnickou školu a od
roku 1654 pak pokračoval ve studiu
na King's school v Grant- hamu. Po
čtyřech letech Newton školu opustil a
vrátil se zpět ne vesnici, kde pomáhal
matce živit své dva mladší
sourozence. V roce 1661 začal
studovat univerzitu v Cambridgi.

Je důležité si uvědomit, že 17. století bylo
obdobím silného náboženského cítění,
zvlášť ve Velké Británii. Isaac Newton byl
velmi pobožný.
Newton génius

Newton byl géniem
v experimentování i matematice. a
právě tato kombinace mu umožnila
založit novou fyziku. Jeho metoda
byla jednoduchá: na základě
pohybových jevů prozkoumat
přírodní síly a pak použil těchto sil
k vysvětlení dalších jevů.

Kromě jiného proslul zformulováním
3 univerzálních zákonů (zákonu
setrvačnosti, síly, akce a reakce)
a gravitačního zákonu
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
Visutý most
Hledej síly, které mohou být v rovnováze
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
Zákon síly F = m . a
Zrychlení je
• nepřímo úměrné hmotnosti
nákladu
• přímo úměrné tažné síle
sobíků
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
Jak to že chodíme ?
S chůzí je to tak :
 jak velkou sílou zatlačíme do země ( akce )
 stejně velkou sílou zapůsobí země na nás ( reakce)
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
Porovnání g
jednotlivých planet Sluneční
soustavy
Země a
Jupiter
Merkur a Země
Saturn a
Venuše a
Země
Země
a Mars
Od čeho závisí velikost konstanty g ? Podívej
se do tabulky hodnot g pro planety :
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
Země
Jak se nasazuje uvolněné
kladivo?
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
Jak utéct před rozzuřeným
medvědem ?
• Kličkovat! Vaše šance je ve vaší menší
hmotnosti a tím i menší setrvačnosti
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
Poslušné a neposlušné vajíčko
• Poloha těžiště má praktický význam:Čím je těžiště níže, tím je poloha stabilnější. Umístění těžiště závisí na rozložení látky
v tělese.
•Ve vajíčku je těžiště „asi uprostřed“, proto normální vajíčko nemůžeme postavit na žádný jeho konec.
•Ve skořápce, kterou jsme naplnili broky do jedné čtvrtiny, leží těžiště níže (uvnitř broků). Proto ho můžeme postavit i na
špičku. Umístění těžiště můžeme měnit přesýpáním broků, a tím i polohu, ve které bude vajíčko stát.
•Neposlušné vajíčko má těžiště nízko položené a stálé, proto je jeho poloha stabilní. Položíme-li vajíčko nebo postavíme-li ho
na druhý
konec, otočí
se .zpět do původní polohy, protože v ní je těžiště nejníže.
© Letohradské soukromé
gymnázium
o.p.s
Siloměry
• Studenti 2. B dostali za úkol vyrobit doma z dostupných materiálů siloměr, který by sloužil ke
skutečnému měření síly. Svůj siloměr měli nakreslit a všechny jeho komponenty popsat. Ve škole
pak bylo provedeno cejchování takto připraveného siloměru zavěšováním závaží známé hmotnosti.
Nákres siloměru byl doplněn jeho měřícím rozsahem a nejmenším dílkem. (Mgr. Milan Ling)
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
Siloměry
• Studenti 2. B dostali za úkol vyrobit doma z dostupných materiálů siloměr, který by sloužil ke
skutečnému měření síly. Svůj siloměr měli nakreslit a všechny jeho komponenty popsat. Ve škole
pak bylo provedeno cejchování takto připraveného siloměru zavěšováním závaží známé hmotnosti.
© Letohradské soukromé
gymnázium
o.p.s
.
Nákres
siloměru byl
doplněn
jeho měřícím rozsahem a nejmenším dílkem. (Mgr. Milan Ling)
Třecí síla
Potřebujete nastavit dostatečně velkou tažnou
sílu, jinak se Vám souprava nerozjede.
Všimněte si závislosti třecí síly na tíze nákladu
a na součiniteli smykového tření mezi sáněmi a
cestou.
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
Jen v jednom případě se jedná o akci a reakci.
Ve kterém?
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
Jaký účinek tahové síly
Jaký účinek
síly očekáváte?
očekáváte?
• pohybový účinek tahové síly znamená,
že síla těleso urychlí, zpomalí anebo
změní směr jeho pohybu
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
Jaký účinek síly očekáváte?
O druhu účinku rozhoduje
velikost, směr, ale i působiště
síly
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
Skládání sil a výslednice sil
Diagram sil je schéma, ve kterém jsou
vyznačeny všechny síly působící na těleso a
jejich výslednice
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
Jak auto používá tření
k brzdění ?
• Při tlačením brzdové čelisti na kotouč je vyvoláno velké
tření, které zbrzdí pohyb (a převede jej na teplo)
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
Jaký účinek má působící síla ?
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
Který tvar hrnce je nejvhodnější
na hnětení těsta a proč ?
Jakou sílou potřebujeme hníst
těsto? Jak se mohou uplatnit síly
akce a reakce?
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
Rozdíl mezi statickým a
kinetickým třením
kinetické
statické (klidové)
• statické (klidové) tření vzniká při přechodu z klidu do pohybu
• kinetické tření se uplatňuje po celou dobu pohybu tělesa
po podložce
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
Rozdíl smykovým a valivým
třením
Podle způsobu, jakým se tělesa po sobě pohybují, rozeznáváme
• tření smykové
• tření valivé
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
Perpetuum mobile
Perpetuum mobile
(latinsky věčně v pohybu, česky také věčný stroj, samohyb)
je hypotetický stroj, který pro svůj chod nepotřebuje žádný vnější
zdroj energie
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
Který míč dopadne na
zem dříve ?
smykové
klidové
Při vodorovném vrhu stejně jako při volném pádu tělesa
.
je nárůst rychlosti ve svislém směru ovlivněn jenom FG
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
Jak se dá rozložit výsledná síla
do dvou předem zvolených
směrů?
smykové
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
klidové
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.
Virtuální předmětové kabinety
Projekt č. CZ.04.1.03/3.1.15.2/0197
© Letohradské soukromé gymnázium o.p.s.