INERCIÁLNÍ A NEINERCIÁLNÍ VZTAŽNÁ SOUSTAVA Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Mgr. Radim Frič. Slezské gymnázium, Opava, příspěvková organizace. Vzdělávací materiál byl vytvořen v rámci OP VK 1.5 – EU peníze středním školám. VY_32_INOVACE_ srpna 2013

VZTAŽNÁ SOUSTAVA Pohyb je relativní. Pro jeho popis je vždy důležité zjistit, z jakého pohledu má být popisován. Jeden a tentýž pohyb může být popisován více způsoby (jako klid, rovnom. pohyb, zrychlený pohyb, atp.). Musíme tedy zvolit vztažný bod a do něj umístit 3 různoběžné souřadné osy. Pak je již popis jednoznačný. 2

Sledujte pohyb hmotného bodu z hlediska souřadných systémů V různých vztažných soustavách se hmotný bod pohybuje po různých trajektoriích. Pohyb hmotného bodu v různých vztažných soustavách 3 O y x Souřadný systém v klidu Trajektorie hmotného bodu Trajektorie hmotného bodu v pohyblivém souřadném systému Souřadný systém v pohybu Hmotný bod Počáteční poloha hmotného bodu z hlediska VS

Těleso, na které nepůsobí žádná síla nebo výslednice sil je nulová, je v klidu nebo se pohybuje rovnoměrně přímočaře. Př.: vagón stojící na nádraží vagón jedoucí stálou rychlostí … – doplňte další příklady 1. Newtonův zákon 4

IVS je taková vztažná soustava, v níž platí 1. Newtonův pohybový zákon. Uveďte příklady takových soustav. Co mají takové soustavy společného? Inerciální vztažná soustava (IVS) 5

Souřadnice můžeme v IVS volit libovolně (nejlépe tak, aby se zjednodušil matematický popis sledovaného jevu). Vhodnou volbou souřadnicové systému někdy lze přejít od popisu pohybu v prostoru (3D) k popisu rovinného pohybu (2D), či dokonce k ještě jednoduššímu případu pohybu po přímce (1D). Volba soustavy souřadnic 6

V inerciálních soustavách se pro popis prostorového pohybu používá především kartézský, sférický nebo cylindrický systém souřadnic. Pro popis rovinného pohybu se používá kartézský a polární systém souřadnic. Pokud je určitý pohyb popsán v nějaké inerciální soustavě, lze vhodnou transformací souřadnic provést přechod k jiné inerciální soustavě. Transformace souřadnic 7

8 A [r ;  ] x y r  A [x ; y] x y x y Výsledek: A [2; 60°]

Promyslete si svou odpověď na otázku. Odpověď: Každá vztažná soustava, je-li vzhledem k dané inerciální soustavě v klidu nebo pohybu rovnoměrném přímočarém, je rovněž inerciální Jaké pohyby může vykonávat inerciální vztažná soustava? 9

Každá soustava, která není inerciální, se nazývá neinerciální vztažná soustava. Je taková vztažná soustava, v níž neplatí 1. ani 3. Newtonův pohybový zákon Odpovězte na otázky: Q1: Jakým pohybem se může pohybovat neinerciální vztažná soustava? Q2: Jak se uvnitř soustavy projeví, že je neinerciální? A1: Pohybem zrychleným, zpomaleným, křivočarým, obecně jakýmkoli pohybem se zrychlením. A2: Neplatí tam zákon setrvačnosti. Tělesa se pohybují bez zjevné příčiny. Neinerciální vztažná soustava (NVS) 10

Vozík jede zrychleným pohybem. Uvnitř leží kulička. Pohled zvenčí Pohled zevnitř. Neinerciální vztažná soustava 11

Setrvačnost 12

Na tělesa uvnitř NVS působí síla, jejíž původ je ve zrychleném pohybu soustavy. Např. autobus v zatáčce, brzdící auto, rozjíždějící se výtah. Uveďte, jak se v uvedených příkladech projeví působení setrvačných sil. Jaký mají směr? Setrvačná síla 13

Zrychlení výtahu může mít různé hodnoty. Celkové zrychlení má směr svisle dolů. Kulička spadne na podlahu. Setrvačná síla ve zrychlujícím výtahu 14

Zrychlení výtahu může mít různé hodnoty. Na kuličku působí obě zrychlení – vzájemně se vyruší. Stav beztíže. Setrvačná síla ve zrychlujícím výtahu 15

Zrychlení výtahu může mít různé hodnoty. Celkové zrychlení má směr svisle vzhůru. Kulička bude stoupat ke stropu. Setrvačná síla ve zrychlujícím výtahu 16

1. Volba vztažné soustavy značně ovlivňuje popis pohybu. 2. Inerciální vztažná soustava je buď v klidu nebo se pohybuje ___________ ___________. 3. V neinerciální vztažné soustavě vzniká ___________ síla, která působí na tělesa uvnitř NVS. 4. Setrvačné zrychlení má stejnou velikost, ale _________ směr než zrychlení NVS. Závěry (doplňte) 17 rovnoměrněpřímočaře setrvačná opačný

Všechny obrázky jsou vytvořeny pomocí programů Corel Draw 12 a PowerPoint 2010, není-li uvedeno jinak. KONEC Děkuji za pozornost 18 Zdroje