Síly obrázky

Druhy sil
Měření síly
Účinky síly
Síla
Gravitační síla
Gravitační síla ve vesmíru
Tíhová síla v různých místech  
Stav beztíže
Znázornění síly
Skládání sil
 - stejný směr
 - opačné
 - různoběžné     
 - 3 síly
Těžiště
 - změna polohy těžiště
 - rovnovážná poloha tělesa
Tření (smykové)
 - jak upravit tření
 - na čem závisí tření
 - odpor prostředí
Newtonovy zákony
 - setrvačnosti
 - síly
 - akce a reakce
Páka
Kladka LP kladka
Tlak, výpočet
 

Druhy sil

Silou působí jedno těleso na druhé:

Pole = oblast, ve které bez dotyku působí dané těleso na ostatní tělesa.

Druhé těleso působí na první také (stejnou silou).
Coriolisova síla: model, házení,vizualizace, důsledky: při otáčení Země se velký vír otáčí vždy jedním směrem (tornádo…), větší opotřebení jedné kolejnice na S-J trati


Měření síly

Měřidlo síly: siloměr (natahuje se v něm pružina).
- síla - natažení siloměru
Znázornění síly: šipkou

Fkvádr = … N
Ftažení = … N
Fzip = … N

Účinky síly

Ukázka: pružnost láhve

Zajímavost: může takto dopadnout satelit?


Síla obrázky

Síla popisuje vzájemné působení těles.

Síla je fyzikální veličina.
Značka: F (Force)
Jednotka: 1 N (Newton)
kN, MN

1 N = síla, kterou Země přitahuje 100 g těžké těleso.
1 kg je k Zemi přitahován silou 10 N.
POZN: Isaac Newton - anglický fyzik, matematik.

Gravitační síla obrázky

Isaac Newton objevil, že:
- gravitační silou Fg se vzájemně přitahují každá dvě tělesa
- kolikrát hmotnost tělesa, tolikrát je Fg
- čím jsou tělesa od sebe dál, tím je Fg

Gravitační síla Země přitahuje tělesa ke středu Země.
Tento směr nazýváme svislý směr.

Příklady: Já - Země (velká síla), já - tužka (nesmírně malá síla).


Úkol: Uveď příklady (existují-li) 2 těles, která se:

silové působení    přitahují       odpuzují   
dotykem    
gravitační       
magnetické    
elektrické    

Silové působení je vzájemné - stejnou silou i těleso přitahuje Zemi.

    hmotnost    gravitační síla 
kočka 3 kg Fg =  30 N    
tygr 120 kg Fg = 1200 N  
auto 2,4 t Fg = 24000 N
mobil     100 g Fg = 1 N      


Na Zemi:

čas pádu   konečná rychlost    délka pádu 
1 s 10 m/s 5 m
2 s 20 m/s 20 m
3 s 30 m/s 45 m

Gravitační síla Země:

Fg = m.g

F g = gravitační síla, kterou Země přitahuje těleso hmotnosti m.
g = tíhové zrychlení = přírůstek rychlosti pádu za 1 s.

Na Zemi g = 9,81 m/s2 (každou sekundu naroste rychlost pádu o 9,81 m/s)
Pamatuj: g 10 m/s2

PŘ: Spočti tíhovou sílu, kterou na tebe působí Země.
m = 45 kg, Fg=?
Fg= m.g
Fg= 45.10
Fg= 450 N
Země mne přitahuje silou 450 N.
I já přitahuji Zemi silou 450 N.

PŘ: Jak velkou silou přitahuje Země tašku s nákupem: 1 l mléka (1 kg), mouka (1 kg), máslo (250 g), sýr (100 g)? Jakou silou působíš na tašku?

PŘ: Jak velkou silou působí na misku vah dohromady závaží 50 g, 20 g, 10 g, 5 g? Jakou silou na ně působí miska?


Gravitační síla ve vesmíru

POZN: Hmotnost tělesa se projeví např. při nárazu - stejně na Zemi i ve stavu beztíže.
Váhy měří sílu, kterou na ně tlačí těleso, NE hmotnost.

PŘ: Spočti gravitační sílu, která působí na 50 kg žáka na Měsíci (gMěsíc= 1,6 m/s2)

PŘ: Spočti gravitační sílu, která působí na 50 kg žáka na Marsu (gMars= 4 m/s2)

žák 50 kg:

Měsíc
1,6 m/s2
Mars
4 m/s2
Země
10 m/s2
Jupiter
23 m/s2
hmotnost [kg]
(změřím např. nárazem)
50 50 50 50
váha ukáže [kg]
(~ přitažlivá síla)
8 20 50 106

! Hmotnost má těleso stále stejnou (poznám při nárazu i ve stavu beztíže).

Kosmonauti na Měsíci - snadno vyskočí (~Fg), ale nebezpečí při nárazu (~hmotnost).
Video: měření hmotnosti na ISS (23:39)měsíční vozítko, Baumgartner: skok ze stratosféry + zkrácený průběh, top skoky


Tíhová sílaTíhová síla v různých místech

Gravitační síla = síla, kterou se přitahují každá 2 tělesa.
Hmotnost = vlastnost tělesa, je vždy stejná.
Země se otáčením zploštila - na rovníku (dál od středu) přitahuje méně, než na pólech (blíž středu).
Země se točí - odstředivá síla táhne tělesa ven (od osy rotace).

Tíhová síla = Je to gravitační síla, opravená o vliv rotace a zploštění Země. Působí u Zeměkoule na podložku nebo závěs tělesa.

Rotace Země vliv gravitační síly zmenšuje (nejvíce na rovníku).
Zploštění Země - na pólu jsme blíž jádru->větší gravitační síla.

Vzdalováním od Země tíhová síla prudce klesá obr.

Stav beztíže

Když:
- volně padám (skok do vody, parašutista…)
- letím nahoru (skokem z trampolíny, krajní bod houpačky…)
- kroužím kolem Země (vhodnou rychlostí v raketě)
tak se nacházím ve stavu beztíže.

Stavy beztíže na Zemi: trampolína, houpačka, parabolický let video průběh (3:11, 5:50)

Raketa (~vystřelený náboj), aby nespadla k Zemi, musí letět 8 km/s (1.kosmická rychlost).

Video: Stav beztíže: Tajem.vesmír (7:10 míček-hor. dráha,23:55 beztíže v letadle ) pořad-nova


Vysvětli rozdíl tíhová×gravitační síla.

Doplň: Gravitační silou se tělesa vždy…. Gravitační silou působí … na …. O tíhové síle mluvíme pouze při působení … na ….

znázornění sílyZnázornění síly obr

Náčrtkem znázorníme 3 údaje:
- působiště síly (= bod, ve kterém působí)
- směr působení (= směr šipky)
- velikost síly (= délka šipky)

Znázorni síly:

a) F5 = 300 N;  působí v bodě E;  směr: doprava
b) F6 = 3,7 N; působí v bodě F;  směr: vpravo vzhůru

Zjisti velikost sil:


Zakresli síly, které na tebe právě působí.

Působí na satelit Fg?

Skládání sil

Více sil současně působících na těleso lze nahradit jedinou silou - výslednicí sil.
Ta má stejný účinek, jako nahrazené síly.
Skládání sil = určení výslednice.

Síly působící stejným směrem:

PŘ: 2 kamarádi vezou vozík - působí silami F1 = 200 N a F2 = 300 N.
Urči výslednici.

   1 cm 100 N

Řešení:

Výpočet: F = F1 + F2 = 200 + 300 = 500 N

Působiště té výslednice = působiště prvotních sil.


Síly působící opačným směrem:

PŘ: Bratři se přetahují - působí silami F1 = 200 N a F2 = 300 N.
Urči výslednici.
  1 cm 100 N

Řešení:

 

Výpočet: F =(větší) (menší) = F1 F2 = 300 - 200 = 100 N

Působiště výslednice = působiště prvotních sil.
Směr výslednice = směr větší síly.

Výslednice = 0 pro síly: židle-já, přetahování stejně silných týmů, auto-tažený valník (stálá rychlost)…

Úkol: Slož síly F3 = 20 N (<––), F4 = 60 N (––>) graficky.

Úkol: Jak dopadne přetahování týmu 4 chlapců (každý působí silou 30 N) proti týmu 6 dívek (každá působí silou 20 N)?

Úkol: Řepa drží v zemi silou 1100 N. Táhnou ji silami [N]: děda 500, babička 300, vnučka 200, pes 50, kočka 30. Jak velkou silou musí působit myš (aby řepu udrželi, aby řepu vytáhli)?


Úkol: Lokomotiva (silou 7 kN) táhne 5 vagónů (každý "brzdí" síly odporu 1000 N). a) Urči výslednici výpočtem, náčrtkem.
b) Zpomaluje, zrychluje, nebo má stálou rychlost?

Úkol: Znázorni gravitační sílu 15000 N působící na náklaďák. řeš

Úkol: Raketu (hmotnosti 200 kg) žene vzhůru motor silou F = 5000 N. Znázorni, urči výslednici. řeš

Různoběžné síly:

PŘ: Psi táhnou sáně

1 cm 100 N
F = 600 N (naměřili jsme 6 cm)

Síly doplníme na rovnoběžník.
Výslednice = úhlopříčka, vychází z působiště sil.


Úkol: Člověk drží kořist, kterou opačným směrem tahá 7 psů (každý silou 200 N. Jakou silou drží člověk? (náčrtek, výpočet)

1. Slož síly:
- působiště v bodě B
- F1=50 N, F2= 40 N
- úhel 90°
2. Slož síly:
- působiště v bodě C
- F1=30 N, F2= 40 N
- úhel 60°
3. Slož síly:
- působiště v bodě D
- F1=500 N, F2= 300 N
- úhel 120°
4. Slož síly:
- působiště v bodě E
- F1=3 N, F2= 5 N
- úhel 60°

Rovnováha sil: opačné, stejně velké síly, působí na jedno těleso (na mě: Země, podlaha…).
Výslednice = 0 (síly se vzájemně "vyruší").

Úkol: Polárníka brzdí odpor sněhu silou 200 N, vítr tlačí zboku silou 100 N. Zakresli, urči výslednici. řeš


Úkol: Narýsuj síly: vítr silou 5000 N žene plachetnici, stoupavý proud silou 600 N vynáší vzhůru balón.
Úkol: Na balónek působí vztlaková síla 0,6 N a gravitační síla 0,2 N. Narýsuj, urči výslednici.
Úkol: Slož síly F1 = 3000 N (dolů) a F2 = 5000 N (60° od ní).

Skládání 3 sil ukázka - obrázky

Úkol: Slož 3 síly F1 = 400 N ––>, F2 = 300 N (nahoru), F3 = 200 N (vlevo nahoru 45°).


Úkol: Slož 3 síly - 400 N, úhly mezi nimi 120° (síly míří do 3 stran).

Těžiště obrázky

Těžiště tělesa = působiště tíhové síly (bod).
Těžiště zastupuje celé těleso v experimentech.
Těžiště může ležet i mimo těleso.
Těžnice = svislá čára (jde bodem závěsu i těžištěm).
Určení těžiště:
- průsečík těžnic: 2× zavěs těleso - svislé čáry od bodu závěsu se protnou v těžišti
- pro tyč, koště…: položím na ruce, které pomalu přiblížím k sobě

Úkol: najdi těžiště své židle.


Změna polohy těžiště

Těžiště je blíž těžší části tělesa (kladivo, náklaďák).

Zavěšené těleso se snaží mít těžiště pod bodem závěsu!
Postavené těleso musí být podepřeno pod těžištěm.



Přesáhne-li těžiště okraj podstavy (náklonem), těleso se převrhne.
Těžiště nákladu umístíme co nejníže.
Těžiště lodi je vždy pod vodou.
 

Úkol: zajisti, aby tužka stála na špičce.


Rovnovážná poloha tělesa

Stálá: Volná: Vratká:

- drží v této poloze
- vrací se do ní

- drží i při libovolném otočení - těleso vychýlením převrhnu

kabát, houpačka …

vrtule, tyčová houpačka …

stojící člověk, ručička hodin na 12, …

Ukázky: šikmá plechovka

Úkol: Najdi těžiště České Republiky pomocí vystřižené mapky bílá, řeky, sídla.
Na kterou stranu spadne namazaný chleba? Proč?
Jak se chová těleso ve 3 variantách polohy těžiště?


Tření (smykové)

Tření - nerovnost povrchu, přitažlivost částicje síla působící proti směru pohybu. (stejně velkou silou táhnu těleso)
Je způsobeno:
- nerovnostmi povrchu tělesa (drsné povrchy)
- přitažlivostí molekul obou těles (hladké povrchy)

Tření nám pomáhá:
- běžný život: můžeme chodit, jezdit, brzdit, rukou udržet předmět, třením rozdělat oheň, zavázat tkaničky, nejezdí nábytek, vlákna drží pohromadě látku i papír, zápalky, hra na housle…
- práce: lze gumovat, psát, řezat, brousit, hřebíky drží ve dřevě, utažená matice na šroubu, zahřátí meteoritu…
Tření nám vadí:
- běžný život: brzdí pohyb (nutný pohon vozidla), obtížný posun nábytku, odřeniny, spálení o šplhadlo…
-
práce:  zahřívání opracovaného předmětu (i motoru, zubu), opotřebení nářadí, pneumatik,…


Jak upravit tření

menší tření:
- "uhladíme" nerovnosti povrchu: mazivo (olej, vazelína) - mažeme panty dveří, mokrá podlaha klouže, rolba uhladí led…
- nahradíme valivým třením (má menší odpor): použití posun kvádru po válcových tyčích, kolech, ložiska (kuličkové, válečkové) k uchycení otáčivých částí (kola, volant, hřídel motoru …), bicykl (šlapky, kola, otáčení řídítek…), hřídel spotřebiče (mixér, vysavač, vrtačka…), kola kolečkových bruslí, skateboard, yoyo, spinner …
větší tření:
- zdrsnění kluzké plochy: pneumatika (guma)-asfalt, sněhové řetězy, posyp náledí, vzorek na pneumatice, podrážce, drážky na hřebíku

POZN: Aquaplaning - rychle jedoucí pneumatika klouže po louži (nestihne se protlačit vodou až na dno - proto se vzorek rozbíhá ke stranám pneumatiky). Díky tomuto jevu jedeme po vodní klouzačce (tobogánu).
Curling - leštění

Zmenšení tření mazivem a valivým třenímSmykové a valivé tření


Kde nám tření vadí - co by se bez tření podstatně zjednodušilo?

Hypotézu (=domněnku) ověřujeme experimentem.

 

Hypotéza: velikost třecí síly závisí na: Experiment - měřím třecí síly při posunu tělesa: prokázal experiment, že třecí síla závisí na té vlastnosti?
1. Nerovnosti povrchu hladký stůl: Ft= 0,4 N
smirk. papír: Ft= 0,9 N
vlhká plocha: Ft= 0,3 N
ANO
2. Přítlačné síle samotný kvádr: Ft= 0,4 N
kvádr se zátěží: Ft= 1,2 N
ANO
3. Rychlosti posuvu pomalu: Ft= 0,4 N
rychle: Ft= 0,4 N
ne
4. Velikosti styčné plochy velká strana: Ft= 0,4 N
nejmenší strana: Ft= 0,4 N
ne

Třecí síla závisí na:

- hrubosti povrchu třecích ploch (drsný - větší tření, hladký - menší tření)
- tlakové síle (tiskne těleso k podložce) (velká F - větší tření) - díky hmotnosti méně klouže autobus, vlak, formule přitlačená křídly (spoilerem)
- velikosti styčné plochy
- rychlosti pohybu

Kvůli tření nelze sestrojit perpetuum mobile
Video spoiler formule: Technické divy světa - formule (13:40, 17-21 min)


Odpor prostředí

je tření o částice prostředí (vzduchu, vody…) - brzdí pohyb.
Snaha o menší odpor: aerodynamika dopravních prostředků (kapkový tvar auta), spoiler kamionu, hladký povrch: sportovci (trikot, holení chlupů),  …
Snaha o větší odpor: padák, plachta lodi, přistávací klapky letadla, motorkář se napřímí - brzdí o vzduch …

POZN: u vozidel udáváme koeficient odporu cx - čím menší, tím menší odpor vzduchu.

POZN: "Vzduchový pytel" za jedoucím kamionem či závodníkem ("rozráží" vzduch).

video: spoiler (od 1 min), větrný tunel: kamion, auta

Odpor prostředí - tvar, profil            Spoiler, vzduchový pytel

 


Newtonovy zákony

Poznatky o běžném chování těles shrnul Isaac Newton do 3 zákonů:

Zákon setrvačnosti:

Těleso setrvává v klidu nebo pohybu (přímočarém rovnoměrném, otáčivém), dokud jej síla (jiné těleso) nepřinutí tento stav změnit.
Těleso chce zůstat ve stavu:
- rovnoměrném pohybu: kladivo (zatluče hřebík, nasazení), sekyra, klepáč koberce, molekuly (čištění ultrazvukem), raketa (letí vesmírem bez pohonu), střela, puk, bourací kyvadlo, auto (brzdná dráha), člověk letí při nárazu auta (úraz) …
- přímém pohybu: odstředivé ždímání, přetížení v letadle (2G, 5G)…
- otáčivém pohybu: setrvačník (motoru, autíčka), kolotoč, Země
- klidu: váza ("vytržení" ubrusu), já (rozjezd auta), druhé kladivo (zatloukání hřebíku do plotu)
Zmírnění účinků setrvačnosti: airbag, nafukovací dopadový vak pro kaskadéry…

Setrvačnost (malá) nevadí: hmyz, vata …
Pozor - velká setrvačnost: vlak, tanker …


 

děj vnější síla
zapůsobila na:  
dík setrvačnosti se
nemění pohyb tělesa:
 co se stane
Nepřipoutaný řidič, auto narazí do stromu: auto nepřipoutaného řidiče řidič letí dál
Autobus zatočí, stojící člověk se nedrží: autobus cestujícího cestující upadne (do strany)
Dupnu o zem zablácenou botou: botu bláto bláto letí dál (opadá)
Stojící auto, řidič nemá opěrku hlavy.
Zezadu narazí jiné auto.
naše auto + tělo řidiče hlavu hlava "cukne" dozadu -> zranění

Ukázky: motorka, brzdná dráha, mff

Proč se lze vody zbavit otřepáním (ruce, zvíře kožich)?
Proč se špatně zatlouká hřebík do svislého prkna, seká dřevo na trávníku?


Proč při rozjíždění trolejbusu padá cestující dozadu? (kdo setrvává, kdo měn svůj pohyb?)
Míčkem na podlaze vagónu se rozběhl dozadu. Co se děje s vlakem? (kdo setrvává, kdo měn svůj pohyb?)
Při jakém ději může motocyklista ztratit spolujezdce? (2 možnosti, ke každé kdo setrvává, kdo měn svůj pohyb?)

Zákon síly:

Působící silou měníme pohyb tělesa.
Těleso pohybující se směrem ––> síla:
––> urychlí, uvede do pohybu
<–– zpomalí, zastaví
zboku vychýlí z dráhy (zakřiví ji)
Změnu pohybu působí: raketový motor (i brzdí, zatáčí), brzdy vozidla, retardér, …
Změnu směru působí: kormidlo (loď, letadlo), závěs kolotočové sedačky, hokejka (přihrávka), podlaha (odraz míče)…

Zákon akce a reakce:

Působí-li silou jedno těleso na druhé, stejně velkou (ale opačnou) silou působí i druhé na první.
Já působím na židli - židle působí stejně velkou silou na mě.
Příklady: traktor - valník, hák - břemeno, pneumatika - silnice…
Snaha omezit reakci: těžký kanón - zpětný ráz (lehčí náboj)…
Vzájemný pohyb: puška-náboj, vystupování z loďky, reaktivní pohon (letadlo, sépie, raketa, balónek), rotace vrtulníku vůči vrtuli…

Ukázky: sirková raketa+návod, letící balónek, další rakety

Nepřivázaná loďka - skočím z ní na břeh. Co se stane? (Který jev?)
Jaké (alespoň 3) účinky může způsobit hokejka na puk (při hře)? (Který jev?)
2 akrobaté visí na 2 lanech vedle sebe. Jeden strčí do druhého akrobata. Co se s akrobaty bude dít? (Který jev?)
Motor působí na raketu silou 2000 N. Co lze říci o působení rakety?

Tělesu se líbí v jeho pohybovém stavu (klid, otáčení, přímočarý rovnoměrný pohyb) = zákon setrvačnosti.
Stav tělesa změní působící síla (uvede do pohybu, zastaví, zpomalí, vychýlí…) = zákon síly.
Když síla působí na těleso (=akce), ono působí stejnou silou proti (=reakce). = zákon akce a reakce.

Vysvětli + uveď zákon:
Jaké 3 účinky může způsobit síla hokejisty na puk?
Motocyklista se rozjel tak rychle, že spolujezdec (nedržel se) zůstal na místě.
Platí-neplatí? a) Země mne přitahuje silou 600 N. Já přitahuji Zemi také silou 600 N.
        b) Při nárazu auta se skála nepohnula, protože na auto nepůsobila silou.
        c) Přetížení v zatáčce (v letadle, autě) působí setrvační síla.
Co se děje s autem, kde volně položený míček náhle letí dopředu?
Opěrka hlavy na sedadle - je potřeba?
Na loďce se přitahuji lanem ke druhé loďce. Co lze říci o působení sil a pohybu loděk?
Jaké zákony se uplatňují při pohybu sépie?

Páka obrázky

je těleso (např. tyč) otočné kolem osy.

Druhy pák:

Každá síla chce otočit páku opačným směrem.

Velikost otáčivého účinku udává moment síly.

Páka je v rovnováze, mají-li síly F1, F2 stejné silové účinky si (navzájem opačné, každá na svém rameni).

Pro rovnováhu na páce platí:

F1 . a1 = F2 . a2

(síla F1 působí na rameni a1)


Užití páky - 2 ramena: páčidlo, kleště, oken, louskáček, montážní klíč, pákové nůžky, nůžky, řadící páka, rumpál, stanový kolík, …

1 rameno: klika dveří, mlýnku, stavební kolečko, otvírák, páka heveru, pedál auta, klíč (zamykání), kohoutek

Využití páky - kolečko, louskáček, kleště, klika, montážní klíč, otvírákVyužití páky - žentour, rumpál, zvednutí formule, vypáčení víčka plechovky


PŘ-kámen: Na 2 m dlouhém rameni páčidla působím silou 300 N. Jak velkou silou zvedá kámen druhá strana (0,1 m dlouhá)?
F1 = 300 N; a1 = 2 m; F2 = ? N; a2 = 10 cm
Obě ramena MUSÍ být ve stejných jednotkách (např. a1 = 200 cm, a2 = 10 cm).
F1 . a1 = F2 . a2
300 . 2  = F2 . 0,1
600/ 0,1 = F2
6000 N = F2
Kámen působí na páku silou 6000 N.

Díky páce mohu působit menší silou (ale po delší dráze).
Práci si neušetříme, konáme ji ale výhodnější formou.

PŘ-houpačka: Pavel (45 kg) sedí na houpačce 2 m od osy. Jak daleko musí sedět Eva (40 kg), aby byli vyváženi?
Fp = 45.10 = 450 N; Fe = 40.10 = 410 N; ap = 2 m; ae = ?  m
Fp.ap = Fe.ae
450.2 = 400.ae
900:400 = ae
2,25 m = ae
Eva musí sedět 2,25 m od osy. 


PŘ-kolečko:Stavební kolečko má držadla 1,8 m od osy kola. Jak velkou silou povezu 36 kg písku? (jeho těžiště je 0,5 m od osy kola)
a1 = 1,8 m; a2 = 0,5 m; F2 = 36.10 = 360 N; F1 = ?  N
F1 . a1 = F2 . a2
F1.1,8 = 360.0,5
F1 = 180:1,8
F1 = 100 N
Drždla kolečka zvedám silou 100 N.

PŘ-otvírák:Jak velkou silou sundá otvírák víčko láhve, otevírám-li já silou 10 N ve vzdálenosti 12 cm od osy? (víčko je 1,2 cm od osy)

PŘ-kleště: Jak velkou silou přeštípnou kleště (štípačky) drát, když na držadle 20 cm působím silou 100 N? (čelist kleští - 4 cm)

PŘ-plechovka: Jak velkou silou páčím šroubovákem víčko plechovky (držím 15 cm od osy), když na víčko působí šroubovák silou 180 N (0,5 cm od osy)?
a1 = 0,5 cm; a2 = 15 cm; F1 =  180 N; F2 = ? N
F1 . a1 = F2 . a2
180.0,5 = F2.15
90:15 = F2
6 N  = F2
Šroubovákem páčím silou 6 N.

*PŘ závora: Závora hmotnosti 20 kg měří 6 m, závaží (za osou) ve vzdálenosti 0,6 m váží 55 kg. Jakou silou musím pomoci zvednout závoru? Na jaké straně?

POZN: Točivý (kroutící) moment motoru = síla, kterou by motor působil na konci 1 m dlouhé kliky (točivý moment a otáčky, porovnání momentů).

Ukázky: pákový prak


Kladka obrázky

Je volně otočné kolo s provazem.
Na oba konce provazu působí stejně velké síly.

 Kladka pevná a volná                   Kladkostroj

          
Kladkostroj = soustava 2 a více kladek.
Výhody kladky:
- mohu působit stejnou silou, ale vhodnějším směrem (dolů): stavební kladka…
- mohu působit menší silou, ale po delší dráze: těleso táhne za "více lan" - jeřáb, výtah, napnutí drátů na železnici…

Lano je napínáno po celé délce stejnou silou.
Práce vykonaná pomocí kladky je stejná, jako práce bez kladky.

 

     

Využití kladky: jeřáb, výtah, lanovka, vlek, studna (rumpál), odtahovka, napnutí drátů (lanovky, troleje), závěs nohy (v nemocnici)…


Laboratorní práce - kladka

Tlak

Ve sněhu: proč se lyžař nezaboří tak, jako chodec?
Velikost tlaku závisí na:
- tlakové síle většísíla - většítlak
- velikosti plochy většíplocha - menšítlak

Tlaková síla = síla, která vyvolá tlak (působí kolmo na plochu).

Tlak je fyzikální veličina.
Značka: p (press)
Jednotka:
Vedlejší jednotky:
1 Pa (Pascal)
kPa, MPa

POZN: Blaise Pascal - francouzský fyzik, vědec.
POZN: 1 Pa = 1 N/m2 (síla 1 N působí na 1 m2) - velmi malý tlak
Porovnání tlaků (obrázky).

Urči tlak, který působí 2 N na 1m2, 10 N na 1m2, 1000 N na 1m2.
*Urči tlak, který působí 1 N na 1dm2, 1 N na 1cm2. (návod: zjisti, jaká síla by odpovídala celému 1 m2)


Hřebík (vodorovně) mezi prsty - proč při stisku bolí jen 1 strana?

1 N/1m2 = 1 Pa
100 N/1 m2 = 100 Pa
1 N/1 dm2 = 100 N/1m2 = 100 Pa
1 N/1 cm2 = 10 000 N/1m2 = 10 000 Pa

Atmosféra Země působí na naše tělo silou ~1 kg/1 cm2. Jak velký je to tlak?

(10 N/1cm2 = 100 000 N/1m2 = 100 000 Pa)

Výpočet tlaku:

p = F
–––
S

p = tlak (~účinek), který vyvolá síla F když působí na plochu S.

F je tlaková síla.

PŘ: Jakým tlakem působí na silnici pneumatiky vozu těžkého 1,2 t?
(jedna pneumatika se dotýká plochou 2 dm2)
S = 8 dm2 = 0,08 m2; m = 1,2 t = 1200 kg; p = ? Pa

p = F/S
p = 12000/0,08
p = 150 000 Pa = 150 kPa
Fg = m.g
Fg = 1200.10
Fg = 12 000 N
základní jednotky: S = 8 dm2 = 0,08 m2

Pneumatiky vozu působí na vozovku tlakem 150 kPa

Kvádr 20×10×5 cmPŘ: jakým tlakem působí na zem 3 kg těžká dlaždice? (viz obr - podstava 20×10 cm)
S = 10×20 = 200 cm2; m = 3 kg; p = ? Pa

p = F/S
p = 30/0,02
p = 1500 Pa = 1,5 kPa
Fg = m.g
Fg = 3.10
Fg = 30 N
S = 200 cm2 = 0,02 m2

Dlaždice působí tlakem 1,5 kPa.

PŘ: Jakým tlakem působí slon (těžký 5 t, plocha 1 chodidla 12 dm2 obr,)
S
= 4×12 dm
2 =48 dm2; m = 5 t = 5000 kg; p = ? Pa

p = F/S
p = 50 000/0,48
p 104 000 Pa = 104 kPa
Fg = m.g
Fg = 5000.10
Fg = 50 000 N
S = 48 dm2 = 0,48 m2

Slon působí nohou tlak 104 kPa.

PŘ: Jakým tlakem působí jehlový podpatek 60 kg slečny? Plocha podpatku 1,5 cm2, nese asi polovinu hmotnosti. (druhou polovinu nese špička nohy)
S
= 2×1,5 cm2 =3 cm
2; m = 60 kg; p = ? Pa

p = F/S
p = 300/0,0003
p = 3 000 000 Pa = 3 MPa
Fg = m.g
Fg = 30.10
(polovina hmotnosti spočívá na špičkách, polovina na podpatcích)
Fg = 600 N
S = 3 cm2 = 0,0003 m2

Slečna působí jehlovým podpatkem tlak 3 MPa.

PŘ: Jakým tlakem působí na zem podstavec sloupu (3 kvádry 0,6×0,6 m) těžkého 2,16 t?

Snížení tlaku:
- větší plochou: pásy (buldozer, rolba), široké pneumatiky (traktor), lyže, sněžnice, plovací blány ptáků, lehni na praskajícím ledě, náprstek na šití, více kol tahačů…
- menší silou: lehké terénní vozidlo
Zvětšení tlaku:
- menší plochou: ostří nože, jehly, injekční jehly, drápy, zuby (žralok), tretry, vzorek terénních pneumatik…
- větší silou: lis na moštování, lis na plech…

Ukázky: Rande s fyzikou

Kola vozidel na měkké pole (traktoru…) musí splňovat 2 požadavky - jaké?


Ukázky: odstředivá síla - sklenka při přemetu, rozstřikovadlo.