Vysvětlení pohybu - síla (dynamika)

Prezentace na téma: "Vysvětlení pohybu - síla (dynamika)"— Transkript prezentace:

1 Vysvětlení pohybu - síla (dynamika)
HRW kap. 5 a 6

2 Axiómy klasické mechaniky
Galileiův princip relativity (1632) Newtonovy zákony (1687) Sir Isaac Newton ( )

3 Axiómy klasické mechaniky
Galileiův princip relativity (1632) Newtonovy zákony (1687) Philosophiae naturalis principia mathematica (1687)

4 Galileiův princip relativity
Pohyb každého tělesa popisujeme vždy vzhledem k jinému (referenčnímu) tělesu. Vztažná soustava je souřadná soustava pevně spojená s referenčním tělesem. Pohyb sledovaného tělesa je různý v různých vztažných soustavách. Galileiův princip relativity (1632) – fyzikální zákony jsou stejné ve všech vztažných soustavách, které jsou navzájem v klidu nebo rovnoměrném přímočarém pohybu. Zdůvodnění: myšlenkový experiment, pozorování pohybu různých těles v uzavřené kabině lodi.

5 Galileiův princip relativity
No, to je jasné Stojím nebo jedu rovnoměrně přímočaře?? Galileiův princip relativity (1632) – fyzikální zákony jsou stejné ve všech vztažných soustavách, které jsou navzájem v klidu nebo rovnoměrném přímočarém pohybu. Zdůvodnění: myšlenkový experiment, pozorování pohybu různých těles v uzavřené kabině lodi.

6 První Newtonův zákon na částici nepůsobí okolí (tj. vliv okolí na pohyb částice lze zanedbat) Takové vztažné soustavy (VS) se nazývají inerciální. Jedná se o idealizovaný model. Příklady: vesmírná tělesa, Slunce, Země. V dalším přepokládáme inerciální VS. Neinerciální VS = ostatní VS.

7 Jak popíšeme působení okolí?
Vzájemné působení (tzv. interakci) mezi částicí a okolím popisujeme silou. K interakci dochází - při vzájemném dotyku - na dálku - působením nějakého „silového centra“

8 Příklady sil vzájemné působení při dotyku
vzájemné působení na dálku (pole) pružná síla gravitační síla tahová síla elektrická síla tlaková síla magnetická síla

9 Síla způsobuje zrychlení (tj. změnu rychlosti)
Druhý Newtonův zákon síla - charakteristika působení okolí (charakteristika interakce) zrychlení hmotnost - charakteristika částice (je definována tímto zákonem) princip superpozice (součet všech působících sil) Síla způsobuje zrychlení (tj. změnu rychlosti)

10 Tíhová síla G G G G Tíhová síla je síla, kterou je těleso přitahováno k astronomickému objektu v jeho těsné blízkosti. G

11 G Kontrola vždy působí pouze G Jaké síly působí na lyžařku během letu?
může letět nahoru, dolů, doleva, doprava rychlost může být jakákoliv ale (pokud zanedbáme působení vzduchu) G vždy působí pouze G (opět šikmý vrh)

12 Tíhová síla – příklad šikmý vrh (ještě jednou)
G G G G to už známe a umíme řešit! G

13 Druhý Newtonův zákon - poznámka
vektorové rovnice ve složkách Tyto trojice rovnic se nazývají pohybové rovnice. Pokud známe počáteční podmínky můžeme jejich řešením určit závislosti tj. jednoznačně určit další i předchozí pohyb částice.

14 Síly při různých interakcích
Tlaková síla Třecí síla Odporová síla Tahová síla Pružná síla vzájemné působení při dotyku Gravitační síla Tíhová síla Elektrická síla Magnetická síla vzájemné působení na dálku (pole)

15 Tlaková síla Výpočet neplatí, pokud se těleso pohybuje se zrychlením!
„normálová“ Výpočet neplatí, pokud se těleso pohybuje se zrychlením!

16 Třecí síla F + N N pozn.: podložka působí silou F + N (třecí + kolmá tlaková)

17 Tahová síla

18

19 Třetí Newtonův zákon

20 Příklad: Družice

21 Příklad: Meloun & stůl nejsou to akce a reakce! akce a reakce:

22 A to je vše? No, to je jasné Ještě maličkost - umět používat
Stručný postup při řešení úloh: 1. Uvědomíme si, jaké působí síly (obrázek) 2. Formulujeme pohybové rovnice 3. Vyřešíme

23

24

25

26 Více o třecí síle

27 Více o třecí síle

28 Více o třecí síle y x

29 Více o třecí síle

30

31 (c) Jakou dráhu urazí některá z kostek za 2 s poté co byly uvolněny z klidu? (Předp. že horní kostka nenarazí do kladky.) (d) Určete obecný vztah pro velikost rychlosti kostek v v závislosti na uražené dráze s.

32 (předp., že jede doleva) Těleso 1: Těleso 2: (b) (a)

33 (c) Jakou dráhu urazí některá z kostek za 2 s poté co byly uvolněny z klidu? (Předp. že horní kostka nenarazí do kladky.) (c) (b)

34 (d) Určete obecný vztah pro velikost rychlosti kostek v v závislosti na uražené dráze s.

35 Odporová síla plyn, kapalina, zde jenom vzduch
směr proti relativní rychlosti velikost součinitel odporu typicky 0,4 - 1,0 relativní rychlost účinný průřez tělesa (obsah největšího řezu tělesa rovinou kolmou k relativní rychlosti) hustota vzduchu

36 Odporová síla - mezní rychlost
kočka, kapka, parašutista… F + G = 0

37 Rovnoměrný pohyb po kružnici, pokračování
vzpomeneme si na větu o rozkladu zrychlení musí mít směr do středu kružnice „dostředivá síla“ Fv = konst.

38 Příklad: auto v neklopené zatáčce

39 Kontrola: Co když se přetrhne vlákno?

40 (výpočet stejný jako u auta v neklopené zatáčce)
doba jedné otáčky

41 á a výsledná síla svislý směr: směr do středu kružnice:

42 Příklad: Konické kyvadlo
Fv T Fv G

43 θ N R Fv G

44 Síly v přírodě Gravitační síla (zatím tíhová síla)
Elektromagnetická síla (většina sil, které pozorujeme) Slabá interakce (radiaktivní rozpad) Silná interakce (kvarky – protony a neutrony, atomová jádra) Elektroslabá interakce