Digitální učební materiál Autor: Ing. Bronislav Sedláček Předmět/vzdělávací oblast: Fyzikální vzdělávání Tematická oblast: Dynamika Téma: Tuhé těleso, moment síly Ročník: 1. Datum vytvoření: září 2013 Název: VY_32_INOVACE_13.3.11.FYZ Anotace: Dynamika tuhého tělesa, pohyby tuhého tělesa, moment síly. 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.

Tuhé těleso Síla působící na těleso může mít jednak pohybové účinky, kdy způsobuje změnu rychlosti tělesa, ale také deformační účinky, kdy mění jeho tvar a objem. Abychom k tomuto nemuseli přihlížet, proto nahrazujeme skutečná tělesa ideálním modelem, který nazýváme tuhé těleso.

Tuhé těleso Tedy tuhé těleso je ideální těleso, jehož tvar ani objem se působením libovolně velkých sil nemění. Proto uvažujeme, že síla působící na tuhé těleso bude mít jen pohybové účinky.

Pohyby tuhého tělesa U tuhého tělesa známe dva základní druhy pohybu: - posuvný pohyb (translace) - otáčivý pohyb (rotace) Při posuvném pohybu je každá přímka spojená s tělesem stále rovnoběžná s původní polohou.

Pohyby tuhého tělesa Tedy všechny body tělesa mají stejnou rychlost a opisují stejné trajektorie. Proto můžeme tuhé těleso, jež vykonává posuvný pohyb, nahradit hmotným bodem.

Otáčivý pohyb Koná například Země kolem své osy. Při otáčivém pohybu opisují body tuhého tělesa kružnice, jejichž středy leží na ose otáčení.

Otáčivý pohyb Při otáčivém pohybu mají různé body tělesa různou rychlost podle toho, v jaké vzdálenosti od osy otáčení leží. Tuhé těleso konající otáčivý pohyb nelze nahradit hmotným bodem. Mnohá tělesa konají posuvný a otáčivý pohyb současně. Příkladem je Země, která rotuje kolem své osy a současně koná posuvný pohyb kolem Slunce.

Moment síly Pokud chceme uvést tuhé těleso do otáčivého pohybu, musíme na něj působit silou. Vektorová přímka je přímka, na které leží vektor (např. síla F). Na určité vektorové přímce mohou ležet i dva vektory o stejné velikosti F, které však mají opačný směr. Jsou to opačné vektory F a –F. Například u dveří, které jsou otáčivé kolem nehybné svislé osy. Otáčivý účinek síly závisí nejen na velikosti síly, ale také na směru a poloze jejího působiště.

Moment síly Otáčivý účinek síly na tuhé těleso vyjadřuje fyzikální veličina zvaná moment síly vzhledem k ose otáčení. Působí-li na těleso síla F ležící v rovině kolmé k ose otáčení, pak M = d.F, kdy d je rameno síly. Moment síly M vzhledem k ose otáčení se rovná součinu ramene síly d a velikosti síly F.

Momentová věta Na těleso otáčivě kolem osy může působit současně několik sil. Jejich otáčivý účinek pak určuje součet momentů jednotlivých sil, přičemž momenty uvádějící těleso do otáčivého pohybu v kladném slova smyslu ( proti směru hodinových ručiček) píšeme s kladným znaménkem. Ve směru pohybu hodinových ručiček pak se znaménkem záporným.

Momentová věta Otáčivý účinek několika sil působících na tuhé těleso se vzájemně ruší, pokud je součet jejich momentů vzhledem k téže ose nulový. M = 𝑀 1 + 𝑀 2 +𝑀 3 +𝑀 4 = 0 To je momentová věta

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.