Vysvětlení pohybu - síla (dynamika)

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

2. Axiómy klasické mechaniky Galileiův princip relativity (1632) Newtonovy zákony (1687) Sir Isaac Newton (1642 - 1727)

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

9. Druhý Newtonův zákon síla - charakteristika působení okolí (charakteristika interakce) zrychlení princip superpozice (součet všech působících sil) hmotnost - charakteristika částice (je definována tímto zákonem) 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. Kontrola 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 můžemejejich 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 „normálová“ 0 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

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

26. Více o třecí síle

27. Více o třecí síle

28. Více o třecí síle y x

29. Více o třecí síle

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: (a) (b)

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. (d)

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“ 0 Fv = konst.

38. Příklad: auto v neklopené zatáčce

39. Kontrola: Co když se přetrhne vlákno? v

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

41. a á á 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