Transcript Deformační účinky síly (Učebnice strana 86) Působením síly můžeme těleso uvést do pohybu, zastavit, zpomalit nebo změnit směr jeho pohybu. Posuvné účinky síly na.

Deformační účinky síly
(Učebnice strana 86)
Působením síly můžeme těleso uvést do pohybu, zastavit,
zpomalit nebo změnit směr jeho pohybu.
Posuvné účinky síly na těleso se projevují tak, že působí-li na
těleso síla, mění se jeho rychlost. To znamená, že síla uvede těleso
z klidu do pohybu, pohyb tělesa urychlí, zpomalí, zastaví nebo se
změní jeho směr. Čím větší síla po určitou dobu na těleso působí,
tím je změna jeho rychlosti větší. Čím větší má těleso hmotnost, tím
je změna jeho rychlosti působením síly po určitou dobu menší.
Působením síly se může těleso otočit, roztočit, zrychlit, zpomalit nebo
zastavit jeho otáčivý pohyb
– síla má
otáčivé účinky.
Otáčivé účinky
závisí nejen na
velikosti síly, ale
i na ramenu síly.
Otáčivé účinky závisí
na momentu síly M = F · a.
Tlaková síla. Tlak
(Učebnice strana 86 – 88)
Když stlačíme míč, kuličku z plastelíny, změní svůj tvar podobu, říkáme, že se deformuje. Stejně tak se zdeformuje
sníh, když na něj šlápneme, hliníkový drát, když jej ohneme.
Působením síly se mění tvar tělesa, pružná tělesa se
natáhnou, zkrátí, plynná tělesa se stlačují – např. stlačování
vzduchu hustilkou, deformace houby na tabuli – říkáme, že
síla má deformační účinky.
Půjdeme-li po čerstvě napadaném sněhu
jen v botách, budeme se do něj bořit.
Lyžař za sebou zanechává také
stopu, ale není tak hluboká.
Lyžař působí stejně velkou tlakovou silou,
ale pokaždé na jinak velkou plochu.
Tlaková síla F vzniká silovým působením jednoho
tělesa na druhé kolmo na stykové plochy, má
deformační účinky, závisí na velikosti stykových ploch.
Deformaci způsobuje tlaková síla F. Stejně velká tlaková síla může vyvolat různé
deformační účinky podle toho, jak velký je obsah plochy S, na kterou působí.
Mají-li obě děti stejnou hmotnost, působí na zem
stejnou tlakovou silou F. Plocha podrážek bot je asi
200 cm2, plocha lyží asi 2 000 cm2. Lyžař tedy tlačí
na každý cm2 desetkrát menší silou než druhé dítě,
které stojí na sněhu jen v botách. Proto se do sněhu
boří méně.
Tlaková síla, která je rozložena na velkou plochu, způsobí menší deformaci než
stejně velká síla soustředěná na menší plochu. Závislost tlakové síly F na
velikosti stykové plochy S vyjadřuje fyzikální veličina, kterou nazýváme tlak.
Tlak je fyzikální veličina, která udává, jak velká síla F působí kolmo na plochu
o jednotkovém obsahu (1 m2). Tlak značíme p.
Tlak p vypočítáme, když velikost tlakové síly F dělíme obsahem plochy S, na
kterou síla působí kolmo.
F
p 
S
Jednotkou tlaku je pascal, značí se Pa.
Jednotka tlaku pascal byla nezvána
podle význačného francouzského
matematika a fyzika Blaise Pascala.
Jeden pascal je tlak, který vyvolá síla 1 N působící kolmo na plochu o obsahu 1 m2.
1 Pa 
1N
1m2
Tlak 1 Pa je velmi malý, odpovídá přibližně taku, který
vyvolá jeden list kancelářského papíru položený na stůl.
Při měření tlaku používají jednotky větší než pascal.
kilopascal
kPa
1 kPa = 1 000 Pa
megapascal
MPa
1 MPa = 1 000 000 Pa
hektopascal
hPa
1 hPa = 100 Pa (užívá se v meteorologii)
V technické praxi se dříve používaly i jiné jednotky, zejména bar (bar) a technická
atmosféra (at) rovná kilopondu na čtverečný centimetr (kp/cm2). Naproti tomu ve fyzice a
termodynamice se užívala tzv. fyzikální atmosféra (atm), odvozená od normálního tlaku
atmosféry. V meteorologii bylo v minulosti obvyklé používání jednotky torr (torr), původně
nazývané milimetr sloupce rtuti (mmHg). V anglosaské oblasti se běžně můžeme setkat
s jednotkou libra síly na čtverečný palec (psi).
Převody starých jednotek tlaku:
1 atm = 760 mmHg = 760 torr =101 325 Pa
1 torr = 1 mmHg = 133,322 Pa
1 at = 1 kp/cm2 = 98 066,5 Pa
milimetr vodního sloupce
1 bar = 100 000 Pa
1 mmH 2O = 9,8 Pa
Příklady:
1. Lis působí silou 120 MN. Plocha razidla je 2 m2.
Jakým tlakem působí lis?
F = 120 MN = 120 000 000 N
S = 2 m2
p = ? Pa
F
p 
S
120 000 000
p
2
p  60 000 000 Pa  60 MPa
Lis působí tlakem 60 MPa.
2. Jaký tlak způsobuje špička jehly na tkaninu, je-li obsah povrchu špičky
0,025 mm2 a působí-li prst na opačný konec jehly tlakovou silou 1 N?
F=1N
1
p

S = 0,025 mm2 = 0,000 000 025 m2
0,000 000 025
p = ? Pa
p  40 000 000 Pa  40 MPa
F
p 
S
Špička jehly působí na tkaninu tlakem 40 MPa.
Příklady:
3. Obě děti mají hmotnost 30 kg. Plocha podrážek
bot je 200 cm2, plocha lyží 2 000 cm2. Jaký tlak
způsobuje každé z dětí na vodorovnou plochu?
m1 = 30 kg
m2 = 30 kg
S1 = 200 cm2 = 0,02 cm2
S2 = 2 000 cm2 = 0,2 cm2
p1 = ? Pa
p2 = ? Pa
Na vodorovné ploše působí na tělesa Země gravitační silou Fg svisle dolů.
Těleso působí na plochu silou stejné velikosti i směru, tedy kolmo na plochu.
Velikost tlakové síly je rovna velikosti gravitační síly působící na těleso.
F1 = Fg = m1 · g
F1
m1  g

S1
S1
30  10
p1 
0,02
p1  15 000 Pa  15 kPa
p1 
F2 = Fg = m2 · g
F2
m2  g

S2
S2
30  10
p2 
0,2
p2 
p2  1 500 Pa  1,5 kPa
Dítě v botách způsobuje tlak na sníh 15 kPa, na lyžích 1,5 kPa.
S lyžemi na nohou vyvolá dítě tlak na sníh 10krát menší než jen v botách.
Fg
Na všechna tělesa působí Země gravitační silou Fg svisle dolů.
Na vodorovné ploše působí těleso na plochu silou
stejné velikosti i směru, tedy kolmo na plochu.
Velikost tlakové síly je rovna velikosti gravitační síly
působící na těleso.
Na nakloněné rovině (na svahu) působí Země
gravitační silou Fg svisle dolů, nepůsobí tedy
F
F
kolmo k nakloněné rovině (ke svahu).
FP Fg
Gravitační sila Fg uvádí těleso do pohybu po
nakloněné rovině. Ve směru nakloněné roviny
působí pohybová složka FP gravitační síly Fg.
Tlaková síla F působí kolmo na nakloněnou rovinu.
Velikost pohybové složky FP gravitační síly Fg a tlakové síly F určíme tak, že
doplníme na rovnoběžník sil. Gravitační síla Fg je úhlopříčkou tohoto
rovnoběžníku, pohybová složky FP a tlaková síla F jsou jeho stranami.
Na nakloněné rovině (na svahu) působí stejné těleso menší tlakovou silou než
na vodorovné ploše. Čím větší bude úhel nakloněné roviny, tím menší bude
kolmá tlaková síla F a tedy tím menší bude i tlak tělesa na danou plochu.
Naopak se bude zvětšovat pohybová složka FP gravitační síly Fg.
Otázky a úlohy k opakování – učebnice strana 88 – 89.