Fyzika - prednáška 4.

1. Fyzika - prednáška 4. RNDr. Z. Gibová, PhD. http://people.tuke.sk/zuzana.gibova/

2. Ciele 2. Dynamika hmotného bodu 2.2 Newtonove pohybové zákony 2.3 Pohybová rovnica 2.4 Pohyb telesa v poli zemskej tiaže 2.5 Hodnotenie účinkov sily Dráhový účinok sily a jeho dôsledok

3. Problémy Je manželka obete naozaj vrah? Ako môžeme fyzikálne vysvetliť výrok: ,,Máš pod kapotou 105 koní". Aká fyzikálna veličina sa skrýva v tomto výroku?

4. Zopakujte si

5. 2.2 Newtonove pohybové zákony Newtonove pohybové zákony(Newtonove axiómy) sú základné zákony mechaniky, ktoré publikoval Isaac Newton v diele Philosophiaenaturalisprincipiamathematica v roku 1687.

6. Druhý Newtonov pohybový zákon Sila je mierou vzájomného silového pôsobenia medzi HB, ktoré je príčinou zmeny pohybového stavu HB. Toto vzájomné pôsobenie sa môže diať pri vzájomnom dotyku alebo prostredníctvom poľa. 2NPZ – sily– časová zmena hybnosti telesa (HB) je priamo úmerná vonkajšej sile (resp. výslednici všetkých síl), ktorá na hmotný bod pôsobí.

7. Všeobecne (v relativite): V klasickej fyzike: m je konš., rýchlosť telies malá vzhľadom k rýchlosti svetla. Jednotka (F) = N rozmer 1 N = 1 kg m s-2 1 Newton je sila, ktorá telesu o hmotnosti 1 kg udelí zrýchlenie 1 m.s-2 Sila je priamo úmerná súčinu hmotnosti telesa m a zrýchlenia a, ktoré táto sila vyvoláva.

8. Vzťah pre silu v klasickej fyzike hovorí, že ak pôsobí sila na teleso vyvolá jeho zrýchlenie.

9. Je manželka obete naozaj vrah? Tento príbeh sa odohráva v dobách, keď ešte nepoznali otlačky prstov a policajti chodili na miesto činu peši alebo na bicykli. V jednom kanadskom meste došlo k vražde. Niekto zabil boxera, výstrelom zo zbrane z blízkej vzdialenosti, priamo do srdca. Z vraždy bola obvinená manželka, pretože ju našli na mieste činu s krvavou škvrnou na šatách. Policajti to brali za hotovú vec, až na detektíva, ktorý bol vyšetrovaním poverený. Tento detektív mal rád vedu a techniku. Prišiel na miesto činu, dobre si ho prezrel, urobil pár výpočtov a odmeral veľkosť rany. Potom svojmu pomocníkovi povedal:,, Manželka nie je vrah, dokazuje to tretí Newtonov zákon“. ,,Ako?“ opýtal sa pomocník detektíva.

10. Tretí Newtonov zákon 3NPZ – akcie a reakcie– Sily, ktorými na seba pôsobia dve telesá (HB), sú rovnako veľké, ale opačne orientované alebo každá akcia vyvolá rovnako veľkú reakciu opačného smeru.

11. Je manželka obete naozaj vrah? Z 3 NPZ vyplýva, že reakciou na strelu bolo vystrieknutie krvi na šaty vraha. Manželka síce mala krvavú škvrnu na šatách, ale veľkosťou bola rovnaká ako rana mŕtveho. Iné znaky od striekajúcej krvi však nemala. K tejto škvrne prišla, keď sa nahla nad manžela. V skutočnosti by musela byť omnoho viac ostriekaná krvou, čo neskôr dokázal aj test detektíva na prasati a bielych ženských šatách.

12. KONTROLKA:Rozhodnite, ktoré z uvedených dvojíc sú akciou a reakciou: • rukami tlačíte na stenu a stena pôsobí tlakovou silou na vaše ruky, • na knihu položenú na stole pôsobí Zem silou a tlaková sila podložky (stôl), • pri prudkom zabrzdení auta vy pôsobíte na sedadlo silou a na vás pôsobí sila, ktorá spôsobí, že sa nahnete dopredu, • loďka v pokoji sa dá do pohybu opačným smerom ako je váš pohyb po loďke.

13. 2.3 Pohybová rovnica Ak poznáme príčinu pohybu, umožňuje riešiť akým spôsobom sa HB pohybuje. Vyplýva z 2.NPZ – vektorový zápis: Skalárne rovnice: pre pravouhlé súradnice

14. Opačné rovnice (pre súradnice rýchlosti): Súradnice dráhy:

15. Umožňuje riešiť dva typy úloh: I. Typ PR:dané – v, r, a,m počítame F (derivujeme). II. Typ PR:dané – F, m počítame v, r, a (integrujeme), resp. riešime diferenciálnu rovnicu.

16. 2.4 Pohyb telesa v poli zemskej tiaže – doplniťzdroj: Pohyb telesa v poli zemskej tiaže - šikmý vrh

17. M4: Trocha matematiky – určitý integrál Neurčitý integrál – výsledkom integrácie je funkcia. Určitý integrál – výsledkom integrácie je číslo. Platia tie isté pravidlá a vzťahy pre integrovanie ako pre neurčitý integrál.

18. 2.5 Hodnotenie účinkov sily 1. Z hľadiska dráhy – dráhový účinok sily, mechanická práca. 2. Z hľadiska časového intervalu – časový účinok sily, impulz. 3. Z hľadiska otáčania – otáčavý účinok sily, moment sily.

19. Vysokoškolák Jozef sa rozhodol, že si vo svojej izbe popremiestňuje nábytok a urobí zopár zmien. Všetko zvládol sám, až na skriňu. Tú chcel presunúť o 1 meter ďalej. Zavolal svojich dvoch kamarátov a hor sa do toho. Spoločne sa zapreli do skrine a s vypätím všetkých síl sa im ju podarilo presunúť. ,,To bola ale fuška, to bola riadna práca“ komentoval ich výkon spotený Jozef. Vykonali prácu aj z hľadiska fyziky?

20. Dráhový účinok sily a jeho dôsledok Hodnotí dráhový účinok sily. Mechanická práca– je definovaná dráhovým integrálom sily pôsobiacej na HB po dráhe, kde drje elementárne posunutie, r1 je poloha bodu v ktorom začína sila pôsobiť na HB a r2 je poloha bodu v ktorom prestáva sila pôsobiť na HB.

21. Jednotka (W) = J rozmer: 1 J = 1 kg m2 s-2 Jednotkou práce je 1 J, je to práca, ktorú vykoná sila 1 N pôsobiaca po dráhe 1 m v smere dráhy.

22. KONTROLKA:Obrázok znázorňuje tri prípady pôsobenia sily na hranol po hladkej podložke. Rozhodnite, v ktorom prípade vykoná sila nulovú prácu?

23. Čo sme sa naučili Formulovať 2. Newtonov pohybový zákon a napísať jeho matematické vyjadrenie. Odvodiť vzťah pre silu, používaný v klasickej fyzike. Poznať jednotku sily. Formulovať 3. Newtonov pohybový zákon. Vysvetliť pojmy akcia a reakcia a napísať, čo platí pre sily akcie a reakcie z hľadiska veľkosti a smeru. Uviesť príklady na 3.NPZ. Napísať pohybovú rovnicuvo vektorovom a skalárnom tvare a odvodiť pomocou nich súradnice pre rýchlosť a dráhu telesa, ktoré sa pohybuje v poli zemskej tiaže. Hodnotiť účinky sily na HB z 3 hľadísk. Definovať slovne a matematicky prácu. Poznať jej jednotku. Napísať vzťahy pre prácu v závislosti od toho, či sa mení smer a veľkosť pôsobiacej sily. Napísať matematicky a formulovať slovne vetu o kinetickej energii ako dôsledok práce. Napísať vzťah pre kinetickú energiu.