DYNAMIKA 3 Zákon síly 14. září 2012 VY_32_INOVACE_170105_Dynamika_3_DUM DYNAMIKA 3 Zákon síly Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Mgr. Miroslava Víchová Obchodní akademie a Střední odborná škola logistická, Opava, příspěvková organizace. Vzdělávací materiál byl vytvořen v rámci OP VK 1.5 – EU peníze středním školám, registrační číslo CZ.1.07/1.5.00/34.0809.

Zákon síly Tíhová síla Síly bránící pohybu

Zákon síly Jaké síly působí na autíčko po uvedení do pohybu rukou? Obr. 1 odpověď

Vyvození zákona síly FG – tíhová síla FP – síla pružnosti podložky Ft – třecí síla F – síla pohybu Pohybové účinky FG a FP se navzájem vyruší. Pohyb závisí na třecí síle a síle pohybu. dále

Vyvození zákona síly Autíčko se pohybuje, pokud je síla ruky větší než třecí síla. Výslednice sil je nenulová. Autíčko se pohybuje zrychleně a zrychlení má směr pohybu. Je zřejmé, že čím je větší síla, která působí pohyb pří stejné třecí síle, tím větší je zrychlení pohybu. dále

Vyvození zákona síly Jak bude situace vypadat, jestliže použijeme k pokusu vozíček prázdný a vozíček s nákladem (tedy hmotnější)? Na vozíky budeme působit stejnou silou. Obr. 2 Obr. 3 Prázdný vozíček se bude pohybovat rychleji při stejném působení síly než vozíček s nákladem. Jeho rychlost bude záviset na hmotnosti. Z pokusu plynou závěry: velikost zrychlení záleží na působící síle čím bude větší síla působící na těleso, tím větší bude jeho zrychlení. velikost zrychlení závisí na hmotnosti čím bude hmotnost tělesa větší, tím bude, při stejné síle působící na těleso, menší jeho zrychlení těleso s nižší hmotností lze urychlit snadněji odpověď dále

Zákon síly Na základě předchozích úvah lze formulovat 2. Newtonův pohybový zákon – zákon síly. Velikost zrychlení tělesa je přímo úměrná velikosti výsledné síly, která na těleso působí a nepřímo úměrná hmotnosti tělesa. Zrychlení tělesa má stejný směr jako výsledná působící síla. často se zapisuje ve tvaru dále

[F] = [kg] . [m . s-2] = [kg . m . s-2] = 1N Zákon síly – jednotka Newton [F] = [kg] . [m . s-2] = [kg . m . s-2] = 1N slovně: 1 N je síla, která tělesu o hmotnosti 1 kg uděluje zrychlení 1 m.s-2. pozn.: Odchylky od zákona síly se objevují u rychlosti 300 000 km.s-1. zpět na obsah další kapitola

Tíhová síla značí se FG znázorňuje se v těžišti tělesa působí jako tlaková síla způsobuje tlak působí jako tahová síla dále

Tíhová síla Tíhová síla má svislý směr. Směr ukazuje např. olovnice. Prostor při povrchu Země, v němž se projevuje působení tíhové síly, se označuje tíhové pole Země. Obr. 4 dále

Tíhová síla Fg – gravitační síla lze ji povazovat za výslednici sil působící na těleso na Zemi Fg – gravitační síla směřuje do středu Země je projevem zemské přitažlivosti lze vypočítat podle zákona síly Fg = m . g m – hmotnost g – gravitační zrychlení dále

Tíhová síla Fs – odstředivá setrvačná síla na Zemi míří kolmo od osy rotace její velikost je m . r . ω2 r – vzdálenost bodu na povrchu Země od osy rotace ω – úhlová rychlost rotace na pólech je nulová na rovníku je největší, působí proti směru gravitační síly v důsledku pomalé rotace Země je její velikost, v porovnání s gravitační silou, malá Z těchto důvodů je rozdíl mezi FG a Fg malý a lze ho často zanedbat. Směry obou sil se liší pouze o několik úhlových minut. dále

Tíhová síla FG = m . gn gn – normální tíhové zrychlení Velikost tíhového zrychlení se mění s nadmořskou výškou a se zeměpisnou polohou. Pro výpočty používáme: FG = m . gn gn – normální tíhové zrychlení (stanoveno dohodou) 9,80665 ms-2 = 9,81 ms-2 Toto zrychlení odpovídá přibližně tíhovému zrychlení na 45° severní šířky při hladině moře. Tíhové zrychlení se velmi málo liší od gravitačního zrychlení. Na zeměpisných pólech se dokonce velikosti zrychlení rovnají. V praxi není nutné obě veličiny rozlišovat. zpět na obsah další kapitola

Síly bránící v pohybu Smykové tření Odpor prostředí Valivý odpor

Smykové tření vzniká při posouvání jednoho tělesa po povrchu jiného tělesa. má původ v nerovnostech styčných ploch dochází k deformaci podložky směřuje proti pohybu tělesa dále

Ft = f . Fn Smykové tření vypočítáme: f – součinitel smykového tření (skalár, nemá jednotku) Fn – kolmá tlaková síla v případě vodorovné podložky je totožná s tíhovou silou F – tažná síla dále

Smykové tření Velikost smykového tření závisí: na normálové tlakové síle na vlastnostech materiálu a nerovnosti ploch, které se po sobě smýkají (součinitel smyko-vého tření) Velikost smykového tření nezávisí: na obsahu styčných ploch na rychlosti pohybu (při malých rychlostech) dále

Ft = fo . Fn fo – součinitel smykového tření v klidu Smykové tření Rozlišujeme klidové tření a tření v pohybu. Abychom uvedli těleso do pohybu, musíme překonat statické = klidové tření. Klidová třecí síla je větší než třecí síla v pohybu. Vzniká mezi tělesy, které se vzhledem k sobě nepohybují – jsou v klidu. Ft = fo . Fn fo – součinitel smykového tření v klidu Klidové smykové tření je větší než tření v pohybu. www.converter.cz/tabulky/smykove-treni.htm zpět na obsah dále

Valivý odpor vzniká vždy, když se těleso kruhového průřezu (koule, válec) valí po pevné podložce vzniká jako následek po deformaci podložky neexistuje absolutně nede-formovatelné těleso Obr. 5 dále

Valivý odpor ξ – (ksí) rameno valivého odporu Fn – kolmá tlaková síla R – poloměr valícího se tělesa Valivé tření závisí: na drsnosti a vlastnostech podložky, po které se těleso valí na vlastnostech materiálu z kterého je těleso složeno na kolmé tlakové síle na poloměru tělesa Za stejných podmínek je odporová síla při valeni mnohem menší než při smykovém tření. www.converter.cz/tabulky/valive-treni.htm zpět na obsah dále

Odpor prostředí Síla odporu prostředí se projevuje v plynném a kapalném prostředí. směřuje proti směru pohybu její velikost závisí na rychlosti pohybu, tvaru tělesa a vlastnostech prostředí Obr. 6 zpět na obsah dále

Kdy je třecí síla užitečná? při brzdění pohybu vozidla při chůzi u šroubu, u hřebíku při křesání jisker při hře na smyčcové nástroje při používání pilníku a řemenic dále

Jmenujte další příklady, kdy je tření užitečné. psaní na tabuli, psaní perem vzorek pneumatik vázání uzlů, tkaniček při svírání předmětů rukou stabilita nábytku na podlaze dále

Kdy je tření nežádoucí a jak ho můžeme zmenšit? Otázky Kdy je tření nežádoucí a jak ho můžeme zmenšit? Obr. 7 Součástky strojů se třením opotřebovávají a zahřívají. Tření zmírníme mazáním a leštěním styčných ploch, také používáme chlazení. odpověď dále

Kdy je tření nežádoucí a jak ho můžeme zmírnit? Otázky Kdy je tření nežádoucí a jak ho můžeme zmírnit? Obr. 8 Třecí síly u valivého tření jsou mnohem menší než při smykovém tření. Proto se v technické praxi používají často kuličková ložiska. odpověď dále

Proč je jízda po mokré vozovce nebezpečná? Otázky Proč je jízda po mokré vozovce nebezpečná? Obr. 9 Voda nebo sníh na silnici snižuje tření kol. Je potřeba přizpůsobit rychlost stavu vozovky. odpověď dále

Proč tobogánem protéká voda? Otázky Proč tobogánem protéká voda? Obr. 10 Voda snižuje smykové tření, které vzniká při pohybu na tobogánu. Jízda je pak rychlejší a nehrozí prodření plavek. odpověď dále

CITACE ZDROJŮ ŠTOLL, Ivan. Fyzika pro netechnické obory SOŠ a SOU. Praha: Prometheus, 2003. ISBN 80-7196-223-6 Obr.1 THOMAS, Jeff. File:Matchbox-2006-StarsOfCars.jpg: Creative Commons [online]. 25 June, 2007 [cit. 2012-09-14]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/5f/Matchbox-2006-StarsOfCars.jpg?uselang=cs Obr.2 GUANACO. File:Shopping cart.jpg: Wikimedia Commons [online]. 21 January 2005 [cit. 2012-09-14]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/83/Shopping_cart.jpg Obr.3 KNEIPHOF. File:Winkelwagen.jpg: Wikimedia Commons [online]. 21 January 2005 [cit. 2012-09-14]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/5d/Winkelwagen.jpg Obr.4 THOMAS, Jim. File:Plumb bob.jpg: Wikimedia Commons [online]. 13 July 2006 [cit. 2012-09-14]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/9d/Plumb_bob.jpg

CITACE ZDROJŮ Obr.5 BEEKER, Andreas. File:Hang glider aero tow.jpg: Wikimedia Commons [online]. 30 December 2007 [cit. 2012-09-14]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/7a/Hang_glider_aero_tow.jpg Obr.6 VIATOUR, Luc. File:Model Engine Luc Viatour.jpg: Wikimedia Commons [online]. 5 December 2006 [cit. 2012-09-14]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b1/Model_Engine_Luc_Viatour.jpg Obr.7 SOLARIS2006. File:Ball bearing.jpg: Wikimedia Commons [online]. 29 August 2006 [cit. 2012-09-14]. Dostupné pod licencí Creative Commonsz: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2d/Ball_bearing.jpg Obr.8 CHUBBENNAITOR. File:Alonso Malaysian qualy 2010 (cropped).jpg: Wikimedia Commons [online]. 5 April 2010 [cit. 2012-09-14]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/78/Alonso_Malaysian_qualy_2010_%28cropped%29.jpg

CITACE ZDROJŮ Obr.9 CHUBBENNAITOR. File:Alonso Malaysian qualy 2010 (cropped).jpg: Wikimedia Commons [online]. 5 April 2010 [cit. 2012-09-14]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/78/Alonso_Malaysian_qualy_2010_%28cropped%29.jpg Obr. 10 ANDREWS, Whit. File:Water slide in Gulfport, Mississippi.jpg: Wikimedia Commons [online]. 8 August 2008 [cit. 2012-09-14]. Dostupné pod licenci Creative Commons z:   http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/23/Water_slide_in_Gulfport%2C_Mississippi.jpg Neoznačené obrázky, pochází z vlastního archivu. Pro vytvoření DUM byl použit Microsoft PowerPoint 2010

Děkuji za pozornost. Miroslava Víchová