Upload
una
View
103
Download
1
Embed Size (px)
DESCRIPTION
14. září 2012. VY_32_INOVACE_170105_Dynamika_3_DUM. DYNAMIKA 3 Zákon síly. Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Mgr. Miroslava Víchová Obchodní akademie a Střední odborná škola logistická, Opava, příspěvková organizace. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
DYNAMIKA 3
Zákon síly
Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Mgr. Miroslava VíchováObchodní akademie a Střední odborná škola logistická, Opava, příspěvková organizace.
Vzdělávací materiál byl vytvořen v rámci OP VK 1.5 – EU peníze středním školám, registrační číslo CZ.1.07/1.5.00/34.0809.
14. září 2012 VY_32_INOVACE_170105_Dynamika_3_DUM
Zákon
síly
Tíhová síla Síly
bránící pohybu
Zákon síly
Jaké síly působí na autíčko po uvedení do pohybu rukou?
Obr. 1
odpověď
Vyvození zákona síly
FG – tíhová síla FP – síla pružnosti podložky Ft – třecí síla F – síla pohybu
Pohybové účinky FG a FP se navzájem vyruší. Pohyb závisí na třecí síle a síle pohybu.
dále
Autíčko se pohybuje, pokud je síla ruky větší než třecí síla. Výslednice sil je nenulová. Autíčko se pohybuje zrychleně a zrychlení má směr pohybu. Je zřejmé, že čím je větší síla, která působí pohyb pří stejné třecí síle, tím větší je zrychlení pohybu.
Vyvození zákona síly
dále
Vyvození zákona síly
dále
Jak bude situace vypadat, jestliže použijeme k pokusu vozíček prázdný a vozíček s nákladem (tedy hmotnější)? Na vozíky budeme působit stejnou silou. Obr. 2 Obr. 3
odpověď
Prázdný vozíček se bude pohybovat rychleji při stejném působení síly než vozíček s nákladem. Jeho rychlost bude záviset na hmotnosti.
Z pokusu plynou závěry: • velikost zrychlení záleží na působící síle• čím bude větší síla působící na těleso, tím větší bude
jeho zrychlení.• velikost zrychlení závisí na hmotnosti• čím bude hmotnost tělesa větší, tím bude, při stejné síle
působící na těleso, menší jeho zrychlení• těleso s nižší hmotností lze urychlit snadněji
Na základě předchozích úvah lze formulovat 2. Newtonův pohybový zákon – zákon síly.
Velikost zrychlení tělesa je přímo úměrná velikosti výsledné síly, která na těleso působí a nepřímo úměrná hmotnosti tělesa. Zrychlení tělesa má stejný směr jako výsledná působící síla.
často se zapisuje ve tvaru
Zákon síly
mFa
amF
dále
[F] = [kg] . [m . s-2] = [kg . m . s-2] = 1N
slovně:1 N je síla, která tělesu o hmotnosti 1 kg uděluje zrychlení 1 m.s-2.
pozn.: Odchylky od zákona síly se objevují u rychlosti 300 000 km.s-1.
Zákon síly – jednotka Newton
další kapitolazpět na obsah
• značí se FG
• znázorňuje se v těžišti tělesa• působí jako tlaková síla• způsobuje tlak
• působí jako tahová síla
Tíhová síla
dále
Tíhová síla
Tíhová síla má svislý směr. Směr ukazuje např. olovnice.
Prostor při povrchu Země, v němž se projevuje působení tíhové síly, se označuje tíhové pole Země.
dále
Obr. 4
• lze ji povazovat za výslednici sil působící na těleso na Zemi
Fg – gravitační síla• směřuje do středu Země• je projevem zemské přitažlivosti• lze vypočítat podle zákona síly Fg = m . g m – hmotnost
g – gravitační zrychlení
Tíhová síla
sgG FFF
dále
Fs – odstředivá setrvačná síla na Zemi• míří kolmo od osy rotace• její velikost je m . r . ω2
r – vzdálenost bodu na povrchu Země od osy rotace ω – úhlová rychlost rotace• na pólech je nulová• na rovníku je největší, působí proti směru gravitační síly• v důsledku pomalé rotace Země je její velikost, v
porovnání s gravitační silou, maláZ těchto důvodů je rozdíl mezi FG a Fg malý a lze ho často zanedbat. Směry obou sil se liší pouze o několik úhlových minut.
Tíhová síla
dále
Velikost tíhového zrychlení se mění s nadmořskou výškou a se zeměpisnou polohou. Pro výpočty používáme:
FG = m . gn gn – normální tíhové zrychlení (stanoveno dohodou) 9,80665 ms-2 = 9,81 ms-2
Toto zrychlení odpovídá přibližně tíhovému zrychlení na 45° severní šířky při hladině moře.
Tíhové zrychlení se velmi málo liší od gravitačního zrychlení. Na zeměpisných pólech se dokonce velikosti zrychlení rovnají. V praxi není nutné obě veličiny rozlišovat.
Tíhová síla
další kapitolazpět na obsah
Síly bránící v pohybu
Smykové tření
Odpor prostředí
Valivý odpor
• vzniká při posouvání jednoho tělesa po povrchu jiného tělesa.
• má původ v nerovnostech styčných ploch• dochází k deformaci podložky• směřuje proti pohybu tělesa
Smykové tření
dále
vypočítáme:
Ft = f . Fn
f – součinitel smykového tření(skalár, nemá jednotku)
Fn – kolmá tlaková sílav případě vodorovné podložky je totožná s tíhovou silou
F – tažná síla
Smykové tření
dále
Velikost smykového tření závisí:• na normálové tlakové síle• na vlastnostech materiálu a nerovnosti ploch,
které se po sobě smýkají (součinitel smyko-vého tření)
Velikost smykového tření nezávisí:• na obsahu styčných ploch• na rychlosti pohybu (při malých rychlostech)
Smykové tření
dále
Rozlišujeme klidové tření a tření v pohybu.
Abychom uvedli těleso do pohybu, musíme překonat statické = klidové tření. Klidová třecí síla je větší než třecí síla v pohybu. Vzniká mezi tělesy, které se vzhledem k sobě nepohybují – jsou v klidu.
Ft = fo . Fn fo – součinitel smykového tření v klidu
Klidové smykové tření je větší než tření v pohybu.
Smykové tření
dále
www.converter.cz/tabulky/smykove-treni.htm
zpět na obsah
• vzniká vždy, když se těleso kruhového průřezu (koule, válec) valí po pevné podložce
• vzniká jako následek po deformaci podložky
• neexistuje absolutně nede-formovatelné těleso
Valivý odpor
dále
Obr. 5
ξ – (ksí) rameno valivého odporu Fn – kolmá tlaková síla R – poloměr valícího se tělesa
Valivé tření závisí:• na drsnosti a vlastnostech podložky, po které se těleso valí• na vlastnostech materiálu z kterého je těleso složeno• na kolmé tlakové síle• na poloměru tělesa
Za stejných podmínek je odporová síla při valeni mnohem menší než při smykovém tření.
Valivý odpor
dále
RFF n
v
www.converter.cz/tabulky/valive-treni.htm
zpět na obsah
Síla odporu prostředí se projevuje v plynném a kapalném prostředí.• směřuje proti směru pohybu• její velikost závisí na rychlosti pohybu, tvaru tělesa a
vlastnostech prostředí
Odpor prostředí
dálezpět na obsah
Obr. 6
Kdy je třecí síla užitečná?
dále
při chůzi
při brzdění pohybu vozidla
při hře na smyčcové nástroje
u šroubu, u hřebíku při křesání jisker
při používání pilníku a řemenic
Jmenujte další příklady, kdy je tření užitečné.
dále
vzorek pneumatik
vázání uzlů, tkaniček při svírání předmětů rukou
stabilita nábytku na podlaze
psaní na tabuli, psaní perem
Otázky
dále
odpověď
Součástky strojů se třením opotřebovávají a zahřívají. Tření zmírníme mazáním a leštěním styčných ploch, také používáme chlazení.
Kdy je tření nežádoucí a jak ho můžeme zmenšit?
Obr. 7
Otázky
dále
odpověďTřecí síly u valivého tření jsou mnohem menší než při smykovém tření. Proto se v technické praxi používají často kuličková ložiska.
Kdy je tření nežádoucí a jak ho můžeme zmírnit?
Obr. 8
odpověď
Otázky
dále
Voda nebo sníh na silnici snižuje tření kol. Je potřeba přizpůsobit rychlost stavu vozovky.
Proč je jízda po mokré vozovce nebezpečná?
Obr. 9
odpověďVoda snižuje smykové tření, které vzniká při pohybu na tobogánu. Jízda je pak rychlejší a nehrozí prodření plavek.
Otázky
dále
Proč tobogánem protéká voda?
Obr. 10
CITACE ZDROJŮ
ŠTOLL, Ivan. Fyzika pro netechnické obory SOŠ a SOU. Praha: Prometheus, 2003. ISBN 80-7196-223-6
Obr.1 THOMAS, Jeff. File:Matchbox-2006-StarsOfCars.jpg: Creative Commons [online]. 25 June, 2007 [cit. 2012-09-14]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/5f/Matchbox-2006-StarsOfCars.jpg?uselang=cs
Obr.2 GUANACO. File:Shopping cart.jpg: Wikimedia Commons [online]. 21 January 2005 [cit. 2012-09-14]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/83/Shopping_cart.jpg
Obr.3 KNEIPHOF. File:Winkelwagen.jpg: Wikimedia Commons [online]. 21 January 2005 [cit. 2012-09-14]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/5d/Winkelwagen.jpg
Obr.4 THOMAS, Jim. File:Plumb bob.jpg: Wikimedia Commons [online]. 13 July 2006 [cit. 2012-09-14]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/9d/Plumb_bob.jpg
CITACE ZDROJŮ
Obr.5 BEEKER, Andreas. File:Hang glider aero tow.jpg: Wikimedia Commons [online]. 30 December 2007 [cit. 2012-09-14]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/7a/Hang_glider_aero_tow.jpg
Obr.6 VIATOUR, Luc. File:Model Engine Luc Viatour.jpg: Wikimedia Commons [online]. 5 December 2006 [cit. 2012-09-14]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b1/Model_Engine_Luc_Viatour.jpg
Obr.7 SOLARIS2006. File:Ball bearing.jpg: Wikimedia Commons [online]. 29 August 2006 [cit. 2012-09-14]. Dostupné pod licencí Creative Commonsz: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2d/Ball_bearing.jpg
Obr.8 CHUBBENNAITOR. File:Alonso Malaysian qualy 2010 (cropped).jpg: Wikimedia Commons [online]. 5 April 2010 [cit. 2012-09-14]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/78/Alonso_Malaysian_qualy_2010_%28cropped%29.jpg
CITACE ZDROJŮ
Obr.9 CHUBBENNAITOR. File:Alonso Malaysian qualy 2010 (cropped).jpg: Wikimedia Commons [online]. 5 April 2010 [cit. 2012-09-14]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/78/Alonso_Malaysian_qualy_2010_%28cropped%29.jpgObr. 10 ANDREWS, Whit. File:Water slide in Gulfport, Mississippi.jpg: Wikimedia Commons [online]. 8 August 2008 [cit. 2012-09-14]. Dostupné pod licenci Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/23/Water_slide_in_Gulfport%2C_Mississippi.jpg
Neoznačené obrázky, pochází z vlastního archivu.
Pro vytvoření DUM byl použit Microsoft PowerPoint 2010
Děkuji za pozornost.
Miroslava Víchová