Dynamika – maturitní otázka

Proč je zakázané kopírování? 💾 Stáhnout materiálVIP členstvíNahlásit chybu

fyzika

 

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