1. ZÁKLADNÍ POJMY KINEMATIKY: HMOTNÝ BOD, POHYB A KLID, TRAJEKTORIE Kinematika 1. ZÁKLADNÍ POJMY KINEMATIKY: HMOTNÝ BOD, POHYB A KLID, TRAJEKTORIE Mgr. Jana Oslancová VY_32_INOVACE_F1r0201

MECHANIKA - obor fyziky, který zkoumá zákonitosti mechanického pohybu těles KINEMATIKA – část mechaniky – popisuje pohyby těles, ale nezkoumá, proč se tělesa pohybují

základní pojmy kinematiky Otázka na úvod: Je spící cestující v jedoucím rychlíku v klidu nebo se pohybuje? Co si vlastně představíme pod pojmem pohyb tělesa? Existuje pouze 1 správná odpověď?

základní pojmy kinematiky Spící cestující v jedoucím rychlíku… Spolucestující na protějším sedadle řeknou: ………………………….. Děti na hřišti mávající na vláček řeknou: ………………………….. Moucha sedící na hrudi spolucestujícího řekne: ………………………….. Záleží na pozorovateli a měřítku!

základní pojmy kinematiky Kinematika zkoumá u pohybujícího se tělesa, jak se mění poloha tělesa jako celku v závislosti na čase, např. sledování polohy automobilu na trase pomocí GPS, ptáků při migraci, závodníků na běžecké trati, asteroidu při průletu kolem Země.

základní pojmy kinematiky Otázka: Zajímají nás při sledování polohy žraloků při migraci detaily, např. zda plave s rovně nataženým tělem, nebo kličkuje a tělo při tom ohýbá, má tlamu zavřenou nebo trhá kořist? Jakým způsobem sledujeme polohu takového žraloka?

základní pojmy kinematiky Hmotný bod – praktické zavedení pojmu Při sledování pohybu tělesa, kdy jeho rozměry a tvar nejsou pro nás podstatné, na něm zvolíme bod, jehož pohyb sledujeme. Tento bod bude reprezentovat pohyb celého tělesa. Chování a vlastnosti tělesa během pohybu kinematika nezkoumá. Např. sledování migrace žraloka

základní pojmy kinematiky Hmotný bod Model tělesa, jehož hmotnost je rovna hmotnosti tohoto tělesa, ale jeho rozměry jsou zanedbány. Idealizace (myšlenkový model) – nahrazení reálného předmětu bezrozměrným bodem se zachováním hmotnosti za účelem zjednodušení. m Hmotnost m

základní pojmy kinematiky Hmotný bod Oprávněnost nahrazení předmětu hmotným bodem závisí hlavně na míře detailů, které chceme sledovat.

základní pojmy kinematiky Příklad 1: Rozhodni, kdy je možné nahradit pohyb předmětu pohybem hmotného bodu: Cesta auta jedoucího z Prahy do Brna Rozbor techniky skoku skokana o tyči Zjištění rychlosti mouchy v místnosti Let koule vystřelené z děla Pohyb Země kolem Slunce Pohyby křídel motýla při letu Krasobruslařka při piruetě

základní pojmy kinematiky Pohyb a klid tělesa (hmotného bodu) jsou vždy relativní. Vztažná soustava - je nutné u pohybu hmotného bodu vždy uvést vztažné těleso nebo soustavu těles, vzhledem ke kterým pohyb daného hmotného bodu vztahujeme. (V běžném životě se většinou neuvádí a za vztažnou soustavu považujeme zemský povrch).

základní pojmy kinematiky Poloha tělesa (hmotného bodu, který ho zastupuje) vzhledem ke vztažné soustavě je popsána souřadnicemi, které jsou pevně spojeny se vztažnou soustavou, součástí je údaj o čase.

základní pojmy kinematiky Otázka: Kolika souřadnicemi popíšeme Polohu lodi na moři? Polohu letadla při akrobacii? Polohu běžce na 100m trati?

základní pojmy kinematiky Otázka: Jakou nejjednodušší vztažnou soustavu byste zvolili pro popis poloh studentů v lavicích? Zvolte souřadnicové osy a popište polohu některého studenta.

základní pojmy kinematiky Definice pohybu: Těleso (hmotný bod) je v pohybu, jestliže mění svou polohu v čase vzhledem ke zvolené vztažné soustavě. Těleso (hmotný bod) je v klidu, jestliže svou polohu v čase vzhledem ke zvolené vztažné soustavě nemění.

Pohyb a klid Otázka: Může být těleso zároveň v klidu i v pohybu? Uveď na příkladu. Pohyb a klid je relativní, takže ano – stačí sledovat polohu tělesa z různých vztažných soustav!

Pohyb a klid Příklad 2: Urči, zda je těleso v klidu či v pohybu a uveď vztažnou soustavu (těleso). a) Řidič auta b) Žena ve výtahu c) Husa letící v hejnu táhnoucím k jihu d) Strom u cesty e) Běžec na trenažéru f) Spící blecha v srsti běžícího psa g) Moucha letící vedle ucha jedoucího cyklisty

Pohyb a klid Příklad 3: Vlak jede úsekem rychlostí 30 km/h a James Bond honí 2 padouchy po střeše vlaku směrem od lokomotivy ke konci vlaku stejně velkou rychlostí. Oba padouši běží stejně rychle, ale o 5km/h pomaleji než James Bond. Rozeber pohyb a klid jednotlivých postav z různých pohledů (vztažných soustav).

Popis pohybu Trajektorie Geometrická čára, kterou hmotný bod při pohybu opisuje (souhrn všech poloh, kterými při pohybu prochází = jeho trasa). Někdy je viditelná – těleso zanechá stopy, někdy jen myšlená.

Popis pohybu Příklad 4: Nakresli nebo popiš názvem trajektorii těles: Dopravní letadlo nad horami Dělová koule vystřelená z děla Vlak mezi Prahou a Ostravou Padající švestka Dítě na řetízkovém kolotoči Souprava na horské dráze Turista na točitém schodišti v hradní věži

Popis pohybu Trajektorie může být rovinná křivka (kružnice, klikatá čára kolejí, přímka, ….), nebo prostorová křivka (u horské dráhy, akrobatického letadla, krtka, …).

Druhy pohybu podle trajektorie: Popis pohybu Druhy pohybu podle trajektorie: Přímočarý Křivočarý Trajektorie má tvar části přímky. Trajektorie má jiný tvar než přímku.

Popis pohybu Příklad 5: Urči druhy pohybu podle trajektorie: Putování hlemýždě Dopravní letadlo vysoko nad pohořím Vlak mezi Prahou a Vsetínem Pád švestky Dítě na řetízkovém kolotoči Lyžař při slalomu Náklad ve výtahu

Otázka na konec: Existuje těleso, které je vždy vůči všemu v klidu? Absolutní klid neexistuje.

bonusový domácí úkol Příklad: Pásový bagr jede rychlostí 4m/s. Jak rychle se vzhledem k zemi pohybuje horní a spodní část pásu? Jak rychle se vzhledem k pásu pohybují kola bagru?

Odkazy obrázků Obr.1 Formule: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f6/Prost_JS45_at_Mus%C3%A9e_National_de_lAutomobile.jpg Obr.2 Žralok: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/ca/Oceanic_whitetip_shark1.jpg Obr.3 Eskalátor: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f8/Escalator%2C_Va%C5%88kovka%2C_Brno_%283%29.jpg Obr.4 Lyžař: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/5b/Roland_Leitinger_Austrian_Alpine_Ski_Championships_2008_Slalom_1.jpg Obr.5 Bagr: http://www.canadianexpressline.com/store/images/526-55107.gif