Dynamika – maturitní otázka

 

   Otázka: Dynamika

   Předmět: Fyzika

   Přidal(a): Lipty

 

 

Dynamika

  • část mechaniky, která se zabývá příčinami pohybu
  • celou teorii vypracoval Newton – formuloval 3 zákony, které platí dodnes
  • klasická dynamika platí pro – malé rychlosti a tělesa, které mají takové rozměry, že nejsou příliš malé
  • na přelomu 19. a 20. století vypracoval relativistickou dynamiku a ta platí i pro velké rychlosti (ty, které se blíží rychlosti světla ve vakuu) a pro malé rozměry

 

Klasická dynamika platí pořád a opírá se o 3 Newtonovy zákony:

 

Zákon setrvačnosti

„Každé těleso, na které nepůsobí žádná výsledná síla, se v každé inerciální soustavě pohybuje rovnoměrným přímočarým pohybem, nebo je v klidu do té doby, než je jiným tělesem nuceno tento stav změnit“

těleso, na které nepůsobí žádná výsledná síla, se nazývá volné – každé volné těleso se v každé inerciální vztažné soustavě pohybuje pohybem rovnoměrným přímočarým a je v klidu do té doby, než je jiným tělesem nuceno tento stav změnit

setrvačnost = vlastnost tělesa zachovávat svůj pohybový stav

vysvětluje, že: každé těleso může svůj pohybový stav změnit pouze tím, že na něj působí jiné těleso

a zaké vysvětluje, že existují inerciální vztažné soustavy

 

Zákon síly

p => hybnost

hybnost popisuje, jak se těleso pohybuje

když se těleso hýbá tak se hybnost rovná součinu hmotnosti a rychlosti

čím větší je hmotnost tělesa, tím větší je jeho hybnost, a čím větší je rychlost tělesa, tím větší je jeho hybnost

pokud vlak pojede malou rychlostí má velkou hybnost (má totiž velikou hmotnost)

moucha je sice rychlá ale má malou hmotnost – její hybnost je tedy malá

F => síla

když na těleso působí síla, tak ta síla, která na těleso působí, se rovná změně hybnosti tělesa

součin síly a doby působení = impuls síly (pokud je velký, způsobí velkou změnu rychlosti)

silák musí silou působit delší dobu, aby se změnila hybnost kamionu

vodopád udělá do kamene důlek – působí dlouho

 

Zákon akce a reakce

když dvě tělesa na sebe vzájemně působí akcí a reakcí, tak ty síly jsou stejně velké a opačně orientované“

na židli působím akcí a ona na mě působí stejně velkou silou opačného směru

jsou to síly, z nichž každá působí na jiné těleso

akce a reakce (2 síly), které se nedají skládat – každá působí na jiné těleso

akce a reakce trvají naprosto stejně dlouho (nemůže být akce, aby na ní nebyla reakce)

zákony platí pouze v inerciálních vztažných soustavách

u každé fyzikální veličiny je rozdíl počátečního a koncového stavu

změna hybnosti p1 je rozdíl koncového a počátečního stavu prvního tělesa

změna hybnosti p2 je rozdíl koncového a počátečního stavu druhého tělesa

 

Zákon zachování hybnosti: „pokud tělesa na sebe působí jenom akcí a reakcí, tak vektorový součet hybností před reakcí je stejný jako vektorový součet rychlostí po reakci“

např: pokud plavec plave, tak hrne vodu pod sebe a za sebe, kdyby se na vodu položil a nic nedělal tak klesne ke dnu

člověk a voda na sebe také působí akcí a reakcí

podle zákona zachování hybnosti musí být hybnost člověka opačná

před reakcí (před hrnutím vody pod sebe a za sebe) byla celková hybnost nulová

hybnost vody musí být kompenzovaná hybností plavce

 

Příklady:

  • když pustíme balónek naplněný vzduchem, tak balónek létá
  • motor v letadle dělá to, že z letadla odchází plyny, a před tím, než se letadlo dá do pohybu, tak plyny nejdou ven (nulová hybnost) => hybnost plynů a letadla musí být stále stejná, plyny jdou jedním směrem a letadlo jde opačným
  • hadice se bude pohybovat opačným směrem než tok vody
  • vodní skútr má motor a ten dělá to, že žene vodu za skútr, skútr se tedy musí pohybovat opačným směrem
  • lodní šroub žene vodu za loď, loď se pohybuje opačným směrem než voda

 

Inerciální vztažná soustava

vztažných soustav je nekonečně mnoho

inerciální vztažné soustavy, jsou soustavy, kde každé volné těleso (nepůsobí na něho žádná síla), se pohybuje rovnoměrným přímočarým pohybem, a nebo je v klidu

není si podobný se zákonem setrvačnosti (i když se to může zdát)

všechny inerciální vztažné soustavy se vůči sobě pohybují rovnoměrným přímočarým pohybem, a nebo jsou v klidu

platí v nich 3 Newtonovy zákony

všechny jsou svým významem rovnocenné (žádná soustava není nadřazena ostatním) – Gallileův princip relativity

  • ve všech inerciálních vztažných soustavách platí všechny pohybové zákony stejně
  • neexistuje absolutní klid, nebo absolutní pohyb

ve Vesmíru není bod, vůči kterému se klid, nebo pohyb určuje

v inerciálních vztažných soustavách platí klasická dynamika (Newtonovy pohybové zákony)

 

Neinerciální vztažná soustava

i neinerciálních soustav je nekonečně mnoho

je to každá soustava, která není inerciální

v neinerciální soustavě existuje volné těleso (alespoň 1)

volné těleso => těleso, na které nepůsobí žádná výsledná síla a není v klidu, nebo v rovnoměrném, přímočarém pohybu

každá neinerciální vztažná soustava se vůči inerciální pohybuje zrychleně, a nebo po křivočaré trajektorii

autobus stojící na nádraží – soustava autobusu je inerciální (žádná síla)

zatímco pokud je autobus v pohybu jde o neinerciální vztažnou soustavu (například budeme padat dozadu)

jedna soustava může přecházet z inerciální na neinerciální a opačně

 

Setrvačné ly => způsobeny neinerciálností soustavy, pohybuje s tělesem v neinerciální vztažné soustavě, nemá ale za příčinu jiné těleso

když setrvačná síla není způsobena žádným tělesem, nemůže mít reakci

když autobus brzdí, pohybujeme se dopředu – setrvačná síla

pokud se pohybuje po kružnici

odstředivá síla stejně velká jako dostředivá, jen má opačný směr

odstředivá (způsobena neinerciálností soustavy) a dostředivá způsobena nějakým tělesem) se dají skládat

dostředivá (inerciálnost): působení sedačky, nebo stěny v autě

příklad: řetízkový kolotoč

soustava je neinerciální

kolotoč je inerciální jen když stojí

odstředivá síla způsobí nahnutí řetízku

 

příklad: motorka v zatáčce

zatáčejí tím, že se nahnou

motocykl se nahne, a odstředivá síla ho donutí, aby trajektorie byla kružnice

na řidiče působí odstředivá síla

 

na povrchu zeměkoule je odstředivá síla – ta se skládá z gravitační

tíhová síla: vektorový součet gravitační a setrvačné odstředivé





Další podobné materiály na webu: