Virtuální předmětové kabinety

Prezentace na téma: "Virtuální předmětové kabinety"— Transkript prezentace:

1 Virtuální předmětové kabinety
Projekt č. CZ / /0197

2 Síla a její účinky Síla účinky a její
Vzájemné působení těles. Síla a její znázornění Gravitační, tíhová síla, tíha a hmotnost tělesa Tíhová síla a svislý směr.Těžiště tělesa Měření velikosti síly. Siloměr Skládání sil Rovnováha sil Účinky síly na těleso Pohybový účinek síly Zákon setrvačnosti Zákon síly Zákon akce a reakce Otáčivý účinek síly Rovnovážná poloha páky Deformační účinek síly Třecí síla

3 Vzájemné působení těles. Síla a její znázornění.
Když jedno těleso tahá nebo tlačí na jiné těleso, nazýváme toto působení silou Vzájemné působení těles na sebe označujeme slovem síla Síla působí : přímo - dotekem nepřímo – na dálku (prostřednictvím silového pole) F Sílu F znázorňuje orientovaná úsečka, která udává velikost, působiště a směr působení síly F F F F

4 Gravitační síla, tíhová síla, tíha a hmotnost tělesa
Gravitační síla Fg = síla, kterou přitahuje Země těleso Tíhová síla FG = síla, která určuje směr volného pádu tělesa Tíha tělesa G = síla, kterou tlačí těleso na podložku, protahuje pružinu apod. Velikost tíhy závisí na na hmotnosti tělesa m ( kg ) na gravitační přitažlivosti Země g ( N/kg )= přibl.10 N/kg těleso o hmotnosti 0, 1 kg má tíhu G přibližně 1N ( v gravitačním poli Země ) = velikost tíhové síly FG , která působí na těleso, je přibližně 1 N G = m . g padák hodnoty FG a Fg

5 Tíhová síla a svislý směr Těžiště tělesa
směr tíhové síly: svislý směr působiště : těžiště tělesa kvádry těžiště pro různé tvary

6 Měření velikosti síly. Siloměr.
siloměr je přístroj pro měření velikosti síly měření siloměrem se zakládá na přímé úměrnosti mezi prodlužením pružiny a napínající silou siloměrem měříme i tíhu těles další siloměry

7 Podobně se skládají i rychlosti
Skládání sil Výslednice dvou sil vyjadřuje vždy jeden společný výsledný účinek jejich působení na těleso (viz aplet ) Pokud jsou dvě síly stejného směru, má výslednice tento směr a její velikost se rovná součtu velikostí obou sil F = F1 + F2 Pokud jsou dvě síly opačného směru, má výslednice směr jako větší z nich a její velikost se rovná rozdílu velikostí obou sil F = F1 - F2 , F1 > F2 Pokud působí na těleso dvě síly F1 a F2 v jednom bodě, ale v různých směrech, skládají se do rovnoběžníku. Výslednice F je orientovaná úhlopříčka rovnoběžníku Podobně se skládají i rychlosti diagram sil rozklad síly rozklad síly člun na řece plachetnice padák

8 Rovnováha sil těleso je v rovnováze, když současně na něj
působí dvě stejně velké síly opačně orientované působiště je jen jedno výslednice sil je nulová F FG FG F =

9 Rovnováha sil … když se těleso nehýbe F FG F FG
Při každým dalším klepnutí se vloží nejdřív do levého, pak do pravého obrázku postupně působiště, tíhová síla a síla závěsu lan.

10 působí na potápěče tíhová síla FG a odporová síla vody FO
Rovnováha sil když se těleso hýbe rovnoměrně … o FO FG působí na potápěče tíhová síla FG a odporová síla vody FO Postupně 3 klepnutími se vloží do obrázku najednou Působiště tíhová síla odporová síla vody padák visutý most

11 Účinky síly na těleso síla může mít na těleso pohybový účinek
deformační účinek otáčivý účinek posuvný účinek

12 Pohybový účinek síly Když je těleso v klidu, síla jej uvede do pohybu
Když je těleso v pohybu, síla jej urychlí, zpomalí anebo změní jeho směr Přesný popis pohybového účinku je v Newtonových zákonech zákon setrvačnosti zákon síly zákon akce a reakce

13 Zákon setrvačnosti kladivo Setrvačnost = schopnost tělesa setrvávat ve stavu, ve kterém se nacházelo před tím, tj.v klidu nebo v rovnoměrném přímočarém pohybu = schopnost odporovat síle, která chce ten stav změnit Těleso setrvává v klidu nebo v rovnoměrném přímočarém pohybu, dokud na něj nepůsobí síla, která tento stav změní

14 Zákon setrvačnosti útěk Čím má těleso větší hmotnost, tím má i větší setrvačnost Není tedy pravda, že těleso ke svému pohybu vždy potřebuje nějakou působící sílu

15 vodorovný vrh a volný pád
Zákon síly Newton Čím je větší síla, která působí po vymezený čas na těleso, tím je zrychlení nebo zbrzdění větší Čím má těleso větší hmotnost, tím je změna jeho pohybu menší vodorovný vrh a volný pád padák sobi závaží

16 Zákon akce a reakce akce reakce Kdykoliv
chůze akce reakce hrnec Kdykoliv působí 1.těleso na 2.těleso silou, působí současně silou i 2.těleso na 1.těleso Tyto dvě síly mají: stejnou velikost opačný směr každá z nich působí na jiné těleso

17 Otáčivý účinek síly páky jsou : dvojzvratné jednozvratné
Typickým příkladem tělesa, na které má síla otáčivý účinek je páka páky jsou : dvojzvratné jednozvratné využití páky : dvouramenné váhy, nůžky, kleště, zvedání břemena pomocí tyče, dveře, klika u dveří, kolečko

18 Rovnovážná poloha páky
páka má osu otáčení - je to bod na páce, který se neotáčí při působení síly otáčivý účinek síly na páku závisí: na velikosti síly F (N) na délce ramena síly a (m) moment síly M ( Nm ) rovnováha na páce nastane, když se momenty působících sil navzájem rovnají : M = F. a F1 . a = F2 . a 2

19 Deformační účinek síly tlak, tlaková síla
Deformační účinek síly závisí nejen na velikosti této síly, ale i na velikosti plochy, na kterou se síla rozkládá O velikosti deformačního účinku síly na těleso nás informuje veličina „ tlak“ Tlak tělesa na podložku je možné měnit zvětšováním nebo zmenšováním plochy, na kterou působí stále stejná (tlaková) síla

20 Ke tření dochází při pohybu jednoho tělesa po povrchu druhého
Třecí síla Ke tření dochází při pohybu jednoho tělesa po povrchu druhého Třecí síly působí vždy proti pohybu tělesa Na čem závisí třecí síly? na tlakové síle, kterou působí těleso kolmo na podložku na materiálu na drsnosti ploch brzdy statické a kinetické tření smykové a valivé tření perpetuum mobile sobi a tření

21 Zákon síly F = m . a Jaké zrychlení udělí vagónku závažíčko upevněné k němu přes kladku? Volíme hmotnosti závaží i vagónku, koeficient tření, získáme zrychlení, čas a dráhu.

22 Rozlišuj dvě fáze seskoku:
Zákon síly F = m . a, a = s. t 2 /2 Zákon síly F = m . a VOLNÝ PÁD - s narůstající rychlosti padajícího parašutisty, narůstá i velikost odporové síly vzduchu, až se vyrovná síle gravitační. V tu chvíli je a=0 a parašutista padá konečnou stálou rychlostí. PÁD S PADÁKEM - S otevíráním padáku narůstá velikost odporové síly vzduchu, až překoná velikost síly gravitační. Pak je výslední síla orientovaná nahoru a způsobí brzdění, zmenší se opět odporová síla až do vyrovnání s gravitační a parašutista opět získá konečnou stálou rychlost. až se vyrovná síle gravitační. V tu chvíli je a=0 a parašutista padá konečnou stálou rychlostí. Rozlišuj dvě fáze seskoku: volný pád pád s padákem

23 Těžiště Čtyři stejně těžké kvádry ležící na sobě posouváme, dokud se jejich barva nezmění. Žlutá barva vyjadřuje hraniční polohu a červená polohu, kdy by už celá pyramida spadla

24 Skládání rychlostí – člun na řece
s rychlostmi je to stejné jako se silami dvě rychlosti různých směrů se skládají do jedné výsledné rychlosti

25 Skládání rychlostí – plachetnice
Při daném směru a rychlosti větru (wind direction and wind speed) nastavujete směr plachty a kormidla (adjust sail, adjust rudder) tak, abyste docílili nejvyšší možnou rychlost plachetnice (boat speed) udávanou v uzlech (knots) bez ohledu na směr pohybu plachetnice

26 Kromě jiného proslul zformulováním
Narozen: 4. 1. 1643 Zemřel: 31. 3. 1727 Isaac Newton se narodil 4. ledna 1643 ve vesnici Woolsthorpe nedaleko Granthamu (asi 200 km severně od Londýna) v roce Do svých 11 let Isaac Newton navštěvoval vesnickou školu a od roku 1654 pak pokračoval ve studiu na King's school v Grant- hamu. Po čtyřech letech Newton školu opustil a vrátil se zpět ne vesnici, kde pomáhal matce živit své dva mladší sourozence. V roce 1661 začal studovat univerzitu v Cambridgi. Je důležité si uvědomit, že 17. století bylo obdobím silného náboženského cítění, zvlášť ve Velké Británii. Isaac Newton byl velmi pobožný. Newton génius Newton byl géniem v experimentování i matematice. a právě tato kombinace mu umožnila založit novou fyziku. Jeho metoda byla jednoduchá: na základě pohybových jevů prozkoumat přírodní síly a pak použil těchto sil k vysvětlení dalších jevů. Kromě jiného proslul zformulováním 3 univerzálních zákonů (zákonu setrvačnosti, síly, akce a reakce) a gravitačního zákonu

27 Hledej síly, které mohou být v rovnováze
Visutý most Hledej síly, které mohou být v rovnováze

28 Zákon síly F = m . a Zrychlení je nepřímo úměrné hmotnosti nákladu
V sobím spřežení si můžete navolit hmotnost nákladu (medvídek váží 1 kg a balíky taky po 1kg) a tažnou sílu sobů. Ověřte, že zrychlení je nepřímo úměrné hmotnosti nákladu (a ~ 1/m) a zároveň je přímo úměrné tažné síle sobíků (a ~ F). (zdroj: FyzwebíkSPŠKarviná) V sobím spřežení si můžete navolit hmotnost nákladu (medvídek váží 1 kg a balíky taky po 1kg) a tažnou sílu sobů. Ověřte, že zrychlení je nepřímo úměrné hmotnosti nákladu (a ~ 1/m) a zároveň je přímo úměrné tažné síle sobíků (a ~ F). (zdroj: FyzwebíkSPŠKarviná) Zrychlení je nepřímo úměrné hmotnosti nákladu přímo úměrné tažné síle sobíků

29 Jak to že chodíme ? reakce akce S chůzí je to tak :
jak velkou sílou zatlačíme do země ( akce ) stejně velkou sílou zapůsobí země na nás ( reakce)

30 jednotlivých planet Sluneční soustavy
Porovnání g jednotlivých planet Sluneční soustavy Země a Jupiter Merkur a Země Saturn a Země Venuše a Země Země a Mars Od čeho závisí velikost konstanty g ? Podívej se do tabulky hodnot g pro planety :

31 Jak se nasazuje uvolněné kladivo?
setrvačností pokračuje v pohybu akce

32 Jak utéct před rozzuřeným medvědem ?
Kličkovat! Vaše šance je ve vaší menší hmotnosti a tím i menší setrvačnosti

33 Poslušné a neposlušné vajíčko
Poloha těžiště má praktický význam:Čím je těžiště níže, tím je poloha stabilnější. Umístění těžiště závisí na rozložení látky v tělese. Ve vajíčku je těžiště „asi uprostřed“, proto normální vajíčko nemůžeme postavit na žádný jeho konec. Ve skořápce, kterou jsme naplnili broky do jedné čtvrtiny, leží těžiště níže (uvnitř broků). Proto ho můžeme postavit i na špičku. Umístění těžiště můžeme měnit přesýpáním broků, a tím i polohu, ve které bude vajíčko stát. Neposlušné vajíčko má těžiště nízko položené a stálé, proto je jeho poloha stabilní. Položíme-li vajíčko nebo postavíme-li ho na druhý konec, otočí se zpět do původní polohy, protože v ní je těžiště nejníže.

34 Siloměry     Studenti 2. B dostali za úkol vyrobit doma z dostupných materiálů siloměr, který by sloužil ke skutečnému měření síly. Svůj siloměr měli nakreslit a všechny jeho komponenty popsat. Ve škole pak bylo provedeno cejchování takto připraveného siloměru zavěšováním závaží známé hmotnosti. Nákres siloměru byl doplněn jeho měřícím rozsahem a nejmenším dílkem. (Mgr. Milan Ling)

35 Siloměry     Studenti 2. B dostali za úkol vyrobit doma z dostupných materiálů siloměr, který by sloužil ke skutečnému měření síly. Svůj siloměr měli nakreslit a všechny jeho komponenty popsat. Ve škole pak bylo provedeno cejchování takto připraveného siloměru zavěšováním závaží známé hmotnosti. Nákres siloměru byl doplněn jeho měřícím rozsahem a nejmenším dílkem. (Mgr. Milan Ling)

36 Třecí síla Třecí síla Potřebujete nastavit dostatečně velkou tažnou sílu, jinak se Vám souprava nerozjede. Všimněte si závislosti třecí síly na tíze nákladu a na součiniteli smykového tření mezi sáněmi a cestou.

37 Jen v jednom případě se jedná o akci a reakci. Ve kterém?

38 Jaký účinek tahové síly očekáváte? Jaký účinek síly očekáváte?
pohybový účinek tahové síly znamená, že síla těleso urychlí, zpomalí anebo změní směr jeho pohybu

39 Jaký účinek síly očekáváte?
O druhu účinku rozhoduje velikost, směr, ale i působiště síly

40 Skládání sil a výslednice sil
Diagram sil je schéma, ve kterém jsou vyznačeny všechny síly působící na těleso a jejich výslednice

41 Jak auto používá tření k brzdění ?
Při tlačením brzdové čelisti na kotouč je vyvoláno velké tření, které zbrzdí pohyb (a převede jej na teplo)

42 Jaký účinek má působící síla ?

43 Který tvar hrnce je nejvhodnější na hnětení těsta a proč ?
Jakou sílou potřebujeme hníst těsto? Jak se mohou uplatnit síly akce a reakce?

44 Rozdíl mezi statickým a kinetickým třením
statické (klidové) statické (klidové) tření vzniká při přechodu z klidu do pohybu kinetické tření se uplatňuje po celou dobu pohybu tělesa po podložce

45 Rozdíl smykovým a valivým třením
Podle způsobu, jakým se tělesa po sobě pohybují, rozeznáváme tření smykové tření valivé

46 Perpetuum mobile Perpetuum mobile
Pro zadání animace si v levém sloupečku s nabídkami vyberte položku Ausstellung a postupně ní scházejte dolů Perpetuum mobile (latinsky věčně v pohybu, česky také věčný stroj, samohyb) je hypotetický stroj, který pro svůj chod nepotřebuje žádný vnější zdroj energie

47

48 Který míč dopadne na zem dříve ?
smykové klidové Tento aplet Dropping two balls near the Earth´s surface porovnává volný pád tělesa (červený míček) a vodorovný vrh tělesa (modrý míček). Vpravo nahoře nastavujete rychlost, udělenou modrému míčku ve vodorovném směru. Narůstající rychlost ve svislém směru je značená tečkami, co umožňuje porovnávat okamžité rychlosti obou míčku.Při volném pádu zanedbáváme odpor prostředí. Jednotky rychlosti jsou m/s. Při vodorovném vrhu stejně jako při volném pádu tělesa je nárůst rychlosti ve svislém směru ovlivněn jenom FG.

49 Jak se dá rozložit výsledná síla do dvou předem zvolených směrů?
Zákon síly F = m . a, a = s. t 2 /2 Jak se dá rozložit výsledná síla do dvou předem zvolených směrů? smykové klidové

50

51 Virtuální předmětové kabinety
Projekt č. CZ / /0197