Dynamika – maturitní otázka

Proč je zakázané kopírování? 💾 Stáhnout materiálVIP členstvíNahlásit chybu

fyzika

 

Otázka: Dynamika

Předmět: Fyzika

Přidal(a): Michaela H

 

 

Základní pojmy

  • Dynamika studuje příčiny pohybu těles = síly, které pohyb způsobují

 

Izolované těleso

  • Není ve vzájemném silovém působení s jiným fyzikálním tělesem

 

Inerciální vztažná soustava (IVS)

  • Soustava, ve které izolované body zůstávají v klidu nebo v pohybu rovnoměrném přímočarém. Každá vztažná soustava, která je vzhledem k dané inerciální soustavě v klidu nebo v pohybu rovnoměrně přímočarém, je rovněž inerciální. Ve skutečnosti IVS neexistuje.

 

Galileiho princip relativity

  • Zákony mechaniky jsou ve všech IVS stejné. Mechanickými pokusy nelze rozlišit IVS (nelze rozhodnout za je v klidu nebo v rovnoměrném přímočarém pohybu)

 

Neinerciální vztažná soustava

  • Soustava, která se vhledem k IVS pohybuje jinak než rovnoměrně přímočaře. V NVS neplatí Newtonovy pohybové zákony

 

Základní veličiny

Síla (značka F, jednotka N = kg * m * s-2)

  • Vektorová fyzikální veličina, která je určená velikostí, směrem a polohou svého působiště
  • Zprostředkovává vzájemné působení těles (přímým kontaktem nebo silovým polem)
  • Silové působení se projevuje deformací tělesa nebo změnou pohybového stavu tělesa (zrychlení)
  • Z 2. NPZ => (v klasické fyzice)
    • →F =  (Δ→p)/( Δt)
    • →F = m * →a

Skládání sil – viz. otázka č.2 počítání s vektory [zde]

 

Hybnost (značka p, jednotka kg * m * s-1)

  • Vektorová veličina, charakterizující pohybový stav tělesa
  • stejný směr jako vektor okamžité rychlosti
  • →p = m * →v

 

Zákon zachování hybnosti

  • Celková hybnost izolované soustavy těles se vzájemným silovým působením nemění
  • Význam např. pro teorii dokonale pružných rázů a reaktivních motorů
  • Δp = konstantní

 

Impuls síly (značka I, jednotka N * S )

  • Vektorová veličina, vyjadřující časový účinek síly
  • Je roven změně hybnosti
  • Závisí na něm změna hybnosti tělesa
  • →I = →F * Δt = Δ(→p)

 

Hmotnost (značka m, jednotka kg)

  • Charakterizuje setrvačné vlastnosti daného tělesa

 

Newtonovy pohybové zákony (Isaac Newton: 4.1.1643 – 31.3.1727)

1.NPZ – Zákon setrvačnosti

  • každé těleso v IVS setrvává v klidu nebo v rovnoměrném přímočarém pohybu, pokud není nuceno vnějšími silami tento svůj stav změnit
  • v = konst. nebo v = 0, a = 0

2.NPZ – Zákon síly

  • Velikost zrychlení a tělesa je přímo úměrná velikosti výslednice sil F působících na těleso a nepřímo úměrná hmotnosti tělesa m
  • Síla je určena poměrem hybnosti a času, za který tato změna proběhla.
  • →F = Δ(→p)/Δt = (m * Δ→v)/(Δt) = m * →a

3.NPZ – Zákon akce a reakce (vzájemného působení těles)

  • Každá síla FA (akce), kterou jedno těleso působí na druhé, vyvolá sílu FB (reakci) opačného směru, kterou druhé těleso působí na první.
  • Síly FA a FB jsou stejně velké, opačného směru, současně vznikají a zanikají, a protože každá působí na jiné těleso, neruší se ve svých účincích.
  • Izolovaná soustava těles jsou tělesa, která na sebe navzájem působí silami a při tom na ně nepůsobí silami jiná tělesa. Na tělesa působí jen vnitřní síly této soustavy, ale ne vnější síly -> síly od jiných těles

 

Další síly

Setrvačné síly

  • Příklad: kuličky na dně vozíku, který se rozjíždí
    • Vnější pozorovatel (z IVS) – kulička se nepohybuje a vozík se pohybuje se zrychlením
    • Pozorovatel uvnitř vozíku (v NVS) – kulička se pohybuje se zrychlením směrem k zadní straně vozíku => na kuličku působí setrvačné síly -> má opačný směr než zrychlení FS = – ma
  • Zavedení setrvačných sil umožňuje použití 2. NPZ v NVS
  • Nemají původce – „nepravé síly“ – způsobeny neinercialitou soustavy

 

Dostředivá síla

  • Při pohybu HB po kružnici se mění směr vektoru rychlosti => Musí existovat síla udržující HB na kruhové dráze = dostředivá síla
  • Kolmá ke směru okamžité rychlosti => směřuje do středu kružnice
  • Existuje z pohledu pozorovatele v IVS
  • Fd = m * ad = (m * v2)/r = m * ω2 * r

 

Odstředivá síla

  • Působí na pozorovatele v otáčející se NVS (např. člověk na řetízkovém kolotoči), působí tedy jen v NVS
  • Má stejnou velikost jako dostředivá síla, ale má opačný směr
  • odstředivá síla = setrvačná síla v otáčející se VS
  • v praxi: auto, když projíždí zatáčkou, technická praxe – oddělování látek od sebe na základě různé hustoty (odstředivky)

 

Smykové tření a valivý odpor

  • Vznikají při pohybu těles v látkovém prostředí
  • Jsou způsobeny nerovnostmi a deformacemi povrchu – reálné podmínky
  • Působí proti směru pohybu
  • Nezávisí na obsahu styčných ploch
  • Za stejných podmínek je valivý odpor mnohem menší než třecí síla při smykovém tření
  • Ft = f * FN
  • Fv = ξ * (FN)/(R)
  • FN … kolmá tlaková síla
  • f … součinitel smykového tření
  • ξ … rameno valivého odporu (řecké ksí)
  • R … poloměr valícího se tělesa