Digitální učební materiál Autor: Ing. Bronislav Sedláček Předmět/vzdělávací oblast: Fyzikální vzdělávání Tematická oblast: Dynamika Téma: Třecí síla, valivý odpor, jednoduché stroje Ročník: 1. Datum vytvoření: září 2013 Název: VY_32_INOVACE_13.3.13.FYZ Anotace: Síly brzdící pohyb tělesa, smykové tření, valivý odpor, jednoduché stroje. Digitální učební materiál je určen pro žáky učebních oborů. Využitím grafických možností sady Microsoft Office 2010 se materiál stává inovativním zejména přehledností výkladu. Využití multimediálních prostředků zvyšuje názornost výuky, usnadňuje porozumění tématu i u slabších žáků a žáků se SPU, udržuje jejich pozornost, podporuje jejich zájem a aktivitu. Metodický pokyn: Prezentace primárně slouží pro výklad v hodině, ale může být využita i k samostudiu a pro distanční formu vzdělávání. Materiál vyžaduje použití multimediálních prostředků – PC a dataprojektoru.

Síly brzdící pohyb tělesa Při pohybu těles vznikají síly, které jsou namířeny proti směru pohybu a které pohyb těles brzdí. Tyto síly vznikají všude tam, kde se těleso stýká s povrchem jiného tělesa nebo tam, kde se těleso pohybuje v látkovém prostředí. Tyto síly zveme odporové síly. Rozlišujeme dva druhy odporových sil: smykové tření valivý odpor

Smykové tření Nastává v případě, kdy se těleso posouvá neboli smýká po povrchu jiného tělesa. Tehdy vzniká odporová síla nazývaná třecí síla 𝐹 𝑡 . Její působiště je na stykové ploše těles. ---------------------> směr pohybu tělesa <-------------------- směr působení třecí síly 𝑭 𝒕

Smykové tření Za hlavní příčinu vzniku třecí síly považujeme nerovnosti na stykových plochách těles. Dále jsou to pak přitažlivé síly mezi částicemi povrchových vrstev těles.

Zákonitosti při působení třecí síly 1. Třecí síla 𝐹 𝑡 je přímo úměrná tlakové síle 𝐹 𝑛 , kterou působí těleso kolmo na podložku 𝐹 𝑡 = f . 𝐹 𝑛 , kdy f je součinitel smykového tření. Hodnoty f jsou pro různé povrchy také různé. Nalezneme je ve fyzikálních tabulkách. Z nich vyplývá, že pro všechny stykové plochy je hodnota < 1. Jedná se o bezrozměrnou veličinu, kterou vyjadřujeme pouze číslem.

Zákonitosti při působení třecí síly 2. Třecí síla nezávisí na obsahu stykových ploch. To platí v případě, že se styková plocha tělesa nezmenší natolik, aby se těleso do podložky zabořilo.

Zákonitosti při působení třecí síly 3. Třecí síla nezávisí na rychlosti pohybu těles. Toto pravidlo platí jen přibližně, neboť při větších rychlostech se součinitel tření f , a tím také třecí síla 𝐹 𝑡 , zmenšuje. Při rovnoměrném pohybu po vodorovné podložce se tlaková síla 𝐹 𝑡 rovná tíze tělesa 𝐺=𝑚.𝑔 => 𝐹 𝑡 = 𝑓.𝑚.𝑔

Klidová třecí síla Třecí síla vzniká nejen za pohybu tělesa. Působí také na těleso, které je vůči podložce v klidu. Klidová třecí síla je za jinak stejných podmínek větší než třecí síla při pohybu.

Klidová třecí síla Smykové tření nám umožňuje chůzi, jízdu aut, zatloukání hřebíků atd. Na druhou stranu způsobuje ojetí pneumatik, opotřebení součástek a obuvi atd. Tyto nežádoucí účinky omezujeme jednak mazáním strojů, a také tím, že smykové tření nahrazujeme valivým odporem.

Valivý odpor Uvažujeme o něm tehdy, pokud se těleso o kruhovém průřezu valí po pevné podložce. Valivý odpor je charakterizován ramenem valivého odporu Způsobuje jej stlačování a deformace podložky před valícím se tělesem (někdy také deformace valícího se tělesa), která vzniká působením kolmé tlakové síly 𝐹 𝑛 valeného tělesa.

Valivý odpor Odporová síla při valení tělesa je mnohem menší, než třecí síla smykového tření. Deformace podložky je tak malá, že ji nepozorujeme. V každém případě ale vyvolává odporovou sílu 𝐹 𝑣 , která působí proti směru pohybu tělesa, čímž jeho pohyb brzdí. Obrázek č. 1

Jednoduché stroje Jsou zařízení, která přenášejí sílu a mechanický pohyb z jednoho tělesa na druhé. Přitom mohou měnit směr i velikost síly, a tím usnadňovat konání mechanické práce. Z fyzikálního hlediska je dělíme na: 1. Stroje založené na rovnováze momentů sil (páka, kladka, kolo na hřídeli) 2. Stroje založené na rovnováze sil (nakloněná rovina, klín, šroub)

Páka Je pevná tyč otáčivá kolem své osy, která je k tyči kolmá. a. jednozvratná – působí-li síly na jedné straně osy (např. louskáček na ořech, sochor, závora). Obrázek č.2

Páka b. dvojzvratná - působí-li síly na různých stranách osy (např. houpačka pro dvě děti, nůžky, vahadlo u vah). Přičemž a, b jsou ramena sil. Obrázek č.3

Pevná kladka 𝑭 𝟏 = 𝑭 𝟐 Zde měníme směr síly. Obrázek č.4

Volná kladka 𝐹 1 = 𝐹 2 / 2 => proto na volnou kladku můžeme působit poloviční silou. Obrázek č.5

Jednoduchý kladkostroj Zde můžeme měnit velikost i směr síly. Obrázek č.6

Kolo na hřídeli R. 𝐹 1 = r. 𝐹 2 Obrázek č.7

Nakloněná rovina F = 𝐹 𝑔 .sin α Na jejím principu je . založen například klín. Obrázek č.8 Obrázek č.9

Šroub 𝐹 1 .2Πr = 𝐹 2 .h Pomocí jednoduchých strojů si usnadňujeme práci. Poměrně malou silou jsme schopni dosáhnout velkého účinku. Tedy práce pomocí jednoduchých strojů vyžaduje menší námahu. Obrázek č.10

Použité zdroje: LEPIL, Oldřich, Milan BEDNAŘÍK a Radmila HÝBLOVÁ. Fyzika pro střední školy. 4., přeprac. vyd. Praha: Prometheus, 2001, 266 s. Učebnice pro střední školy (Prometheus). ISBN 80-719-6184-1. Obrázek č.1: ADAM KRÁL. http://commons.wimedia.org [online]. [cit. 20.9.2013]. Dostupný na WWW: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Vodpor.jpg Obrázek č.2: 5MICHAELA5. http://commons.wimedia.org [online]. [cit. 20.9.2013]. Dostupný na WWW: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Drti%C4%8D_%C4%8Desneku.svg

Použité zdroje: Obrázek č.3: TOBRAHA. http://commons.wimedia.org [online]. [cit. 20.9.2013]. Dostupný na WWW: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:P%C3%A1ka.JPG Obrázek č.4: CÉSAR RINCÓN. http://commons.wimedia.org [online]. [cit. 20.9.2013]. Dostupný na WWW: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Polea-simple-fija.jpg Obrázek č.5: "AUTOR NEUVEDEN". http://commons.wimedia.org [online]. [cit. 20.9.2013]. Dostupný na WWW: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Polea-simple-movil2.jpg

Použité zdroje: Obrázek č.6: CÉSAR RINCÓN. http://commons.wimedia.org [online]. [cit. 20.3.2014]. Dostupný na WWW: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Polispasto2.jpg Obrázek č.7: PACKA. http://commons.wimedia.org [online]. [cit. 20.9.2013]. Dostupný na WWW: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Well,_Prague_Satalice.jpg Obrázek č.8: MICHAL BOUŠKA. http://commons.wimedia.org [online]. [cit. 20.9.2013]. Dostupný na WWW: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Naklon%C4%9Bna_rovina.png

Použité zdroje: Obrázek č.9: LAINF. http://commons.wimedia.org [online]. [cit. 20.9.2013]. Dostupný na WWW: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Wedge-diagram.svg Obrázek č.10: LAD.RAJ. http://commons.wimedia.org [online]. [cit. 20.9.2013]. Dostupný na WWW: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Konce_vrut%C5%AF.gif Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing. Bronislav Sedláček.