O silah

1. II. SILE1. O silah2. Merjenje sil, Teža3. Merjenje sil, Hookov zakon4. Risanje sil5. Ravnovesje sil6. Trenje in upor7. Sestavljanje sil8. Razstavljanje sil9. Telo na klancu10. Medsebojno delovanje teles

2. sila je fizikalna količina O silah Za poganjanje pedal pri kolesu je potrebna SILA Za dvig bremena iz tal je potrebna SILA Da lok napnemo je potrebna SILA • Sile lahko med seboj primerjamo po velikosti. • Sile lahko merimo.

3. Posledice delovanja sile Sile delujejo na telesa in povzročijo: • spremembo oblike, • spremembo gibanja. Pri preučevanju sil ločimo opazovano telo in okolico. Na opazovano telo (omara) deluje s silo telo iz okolice (človek). Silo poimenujemo po telesu iz okolice, ki silo povzroča. Sile označujemo s črko F. Primeri: • sila noge (na žogo); Fn …sila noge • sila vrvice (na sliko); Fvr … sila vrvice • sila roke (na gobo); Fr … sila roke Ob črki F dodamo še indeks, ki pomeni ime telesa, ki silo povzroča.

4. Merjenje sil, Teža Merjenje lahko izvedemo preko spremembe gibanja ali oblike. Dve sili sta enaki, če na istem telesu povzročita enako spremembo. Za večkratno merjenje preko spremembe oblike so zelo primerna PROŽNA TELESA, ki se ob odsotnosti sile vedno vrnejo v prvotno obliko. Tako prožno telo, ki se najpogosteje uporablja je VZMET. Še posebej primerna je tista za katero velja HOOKOV ZAKON, ki pravi: RAZTEZEK VZMETI JE PREMOSORAZMEREN S SILO. ** Kaj že pomeni premosorazmeren? ** Kako ta zakon preveriš? Merilna priprava za merjenje sile se imenuje: vzmetna tehtnica, silomer ali tudi dinamometer Za umerjanje silomera pa je zelo primerna sila TEŽA.

5. Teža in enota za silo Na vsa telesa na Zemlji namreč deluje sila, ki jo imenujemo težaali gravitacija. Oznaka zanjo je Fg . Smer delovanja teže je navpično navzdol oziroma proti središču Zemlje. Velikost teže, ki deluje na telo je povezana z maso telesa. Razlikujmo med TEŽO in MASO !!! Na telesi z enakima masama deluje enaka teža. Kolikokrat je masa enega telesa večja od mase drugega, za tolikokrat je teža tega telesa večja od teže drugega. (* če so seveda vsa telesa na površini Zemlje ali blizu nje – nekaj km je tukaj zanemarljivo, ker je premalo v primerjavi s polmerom Zemlje). Sile merimo v enotah , ki se imenujejo NEWTON-i (njutni). Oznaka je “N” 1N je enak sili, s katero Zemlja privlači utež z maso 100 g ali 1N je teža 100 g uteži. ( npr.: če velja - masa = 50 kg potem velja še - teža = 500 N) ZEMLJA

6. Risanje sil Sile znamo meriti. Vsakdanje izkušnje pa kažejo, da je ob velikosti pomembna še smer delovanja. Za količino, ki ima velikost in smer pravimo, da je vektorska količina ali kar vektor. Sila je torej vektorska količina. Zato sile ponazorimo z risanjem. Pravimo, da jih ponazorimo s pomočjo usmerjenih daljic. Dolžina daljice, ki jo narišemo je mera za velikost sile, smer daljice pa se ujema s smerjo sile. Točka v kateri sila prijemlje pravimo prijemališče. Na sliki je to začetek daljice. Na sliki bomo silo označili takole: F Sile rišemo v merilu. Na primer: M: 1cm 2N

7. Ravnovesje sil Kaj sploh pomeni ravnovesje telesa? V ravnovesju je telo, ki MIRUJE ali se ENAKOMERNO GIBLJE. Pogoj za ravnovesje: Vsota vseh zunanjih sil na opazovano telo je enaka 0. Če zgornji trditvi združimo dobimo ZAKON o RAVNOVESJU ali I. NEWTONOV ZAKON: Telo miruje ali se giblje enakomerno, če je vsota zunanjih sil enaka 0. 2. primera:

8. Vrste sil • Delimo jih: • a) Način delovanja b) Prijemališče • Ob dotiku deluje večina siltočkasto prijemališče • sila roke (mesto delovanja majhno v primerjavi z • V velikostjo opazovanega telesa) • sila noge • ploskovno porazdeljene (trenje in upor) • sila vrvice ** pri načrtovanju začetno točko postavimo na stik ploskev. • Sile na daljavo • sila teže prostorsko porazdeljene • (vse sile na daljavo). • magnetna sila ** pri načrtovanju začetno točko • postavimo v središče – težišče. • električna sila

9. Trenje Sila trenja (trenje) deluje med površinama dveh teles kadar se gibljeta (ena glede na drugo). Trenje je posledica hrapavosti stičnih površin. Smer sile trenja je vedno nasprotna od smeri gibanja. Trenje zavira gibanje. Velikost sile trenja je odvisna od: • od vrste snovi • guma po jeklu  trenje veliko • jeklo po jeklu  trenje majhno • obdelave stičnih ploskev(hrapavosti) • teže oziroma sile, ki pritiska pravokotno na ploskev • ni pa odvisna od velikosti stične ploskve

10. ZMANJŠAMO GA Z: • mazanjem • uporabo ležajev KJE ? gonila v strojih in napravah NEZAŽELJENO TRENJE ZAŽELJENO KJE ? zavore • POVEČAMO GA Z: • uporabo ustreznih materialov

11. Upor • Med gibanjem skozi plin ali kapljevino deluje na telo sila upora. • Sila upora zavira gibanje. • Velikost sile upora je odvisna od: • gostote sredstva • čelnega preseka telesa • oblike telesa • hitrosti gibanja • Upor zmanjšamo predvsem z: • zmanjšanjem čelnega preseka telesa • Aerodinamična (hidrodinamična) oblika • Upor je lahko tudi koristen. • padalec se nanaša zgolj na dovolj veliko silo upora, ko skoči iz letala.

12. Sestavljanje sil Če na telo deluje več sil hkrati jih lahko nadomestimo z eno oz. seštejemo. Seštevamo jih kot vektorje (v OS samo grafično). Vsoto sil imenujemo rezultanta in jo označimo z Pri seštevanju je pomembna velikost in smer sile. Enostavno je seštevati vzporedne sile, katerih rezultanto je mogoče določiti še RAČUNSKO. Primer: Na opazovano telo delujeta dve sili v desno stran. F1 = 20 N F2 = 40 N Postopek dela: Najprej si določimo merilo sil in obe sili narišemo F1 F2

13. Obe sili narišemo samostojno na dovolj velik list papirja. Prostoru za risanje rečemo POLIGON SIL. F1 F2 Sile sestavljamo tako, da prvi sili priključimo drugo silo kot vlakec. F1 F2 Seštevku dveh ali več sil rečemo REZULTANTA (R ali FR) . Ta je tudi sila in se vedno začne tam, kjer se začne prva sila in konča tam, kjer se konča zadnja sila. FR Rezultanta je sila, ki nadomesti ostale sile. Samo v primeru, da so sile med sabo vzporedne jih nadomesti tudi po velikosti (matematičnem seštevku) F1 + F2 = FR 2N + 4N = 6N ……rezultat velja le če so sile med sabo vzporedne

14. F2 F1 F1 R Sestavljanje nevzporednih sil Pri seštevanju nevzporednih sil rezultanta ni enaka aritmetični vsoti ali razliki velikosti posameznih sil. Nujno moramo upoštevati smeri sil. Rezultanta je enaka vektorski vsoti sil. Za seštevanje vektorjev sta znani trikotniško in paralelogramsko pravilo. Seštevanje dveh nevzporednih sil po pravilu paralelograma:

15. F1 F3 F3 F2 F2 R Seštevanje treh nevzporednih sil po trikotniškem pravilu

16. Razstavljanje sil Dve sili lahko po paralelogramskem pravilu seštejemo oziroma nadomestimo z eno samo, ki jo imenujemo rezultanta. Obstaja pa tudi postopek pri katerem eno silo nadomestimo z dvema. Ta postopek imenujemo razstavljanje sil. Z razstavljanjem dobimo dve komponenti. Postopek: • izberemo merilo • narišemo sile v znanem merilu • k dani sili narišemo nosilki, ki sovpadata s smerjo iskanih komponent. • narišemo vzporednici črtam nosilkam skozi vrh znane sile. • izvlečemo komponenti od začetne točke dane sile do presečišča nosilke in vzporednice.

17. nosilka 1 vzporednica 2 F1 vzporednica 1 nosilka 2 R F2

18. Sile na klancu Klanec je v praksi pogost in uporaben primer razstavljanja sil. V tem primeru RAZSTAVIMO silo teže na dve komponenti. Fs in Fd, ki ju imenujemo statična in dinamična komponenta teže. Če je telo v ravnovesju, statično komponento uravnovesi sila podlage Fp in dinamično sila trenja Ftr . Na ta način se pogosto določa KOLIČNIK TRENJA. Fp Ftr Fd 60° Fs Fg 30° ZANIMIVOST: Pogosto naletimo na primer, ko je strmina klanca 30o(zgoraj). POMNI: DINAMIČNA komponenta je v tem primeru enaka polovici TEŽE in količnik trenja je 0,5.

19. Zakon o vzajemnem učinku ali III. NEWTONOV zakon • Sile vedno nastopajo v parih. • Če prvo telo deluje na drugo z neko silo, • potem tudi drugo telo deluje na prvo z nasprotno enako silo. • F12 = sila prvega telesa na drugo, • F21 = sila drugega telesa na prvo.