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 veličinyobrázek vynechán
Síla (značka F, jednotka N )
- 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 => obrázek vynechán, obrázek vynechán (v klasické fyzice)
Skládání sil – viz. otázka č.2 počítání s vektory
obrázek vynechán
Hybnost (značka p, jednotka )
- Vektorová veličina, charakterizující pohybový stav tělesa
- stejný směr jako vektor okamžité rychlosti
obrázek vynechán
Zákon zachování hybnosti
- Celková hybnost izolované soustavy těles se vzájemným silovým působením nemění
- Význam např. pro teorii dokonale pružných rázů a reaktivních motorů
obrázek vynechán
Impuls síly (značka I, jednotka )
- Vektorová veličina, vyjadřující časový účinek síly
- Je roven změně hybnosti
- Závisí na něm změna hybnosti tělesa
obrázek vynechán
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.
obrázek vynechán
3.NPZ – Zákon akce a reakce (vzájemného působení těles)
- Každá síla (akce), kterou jedno těleso působí na druhé, vyvolá sílu (reakci) opačného směru, kterou druhé těleso působí na první.
- Síly a jsou stejně velké, opačného směru, současně vznikají a zanikají, a protože každá působí na jiné těleso, neruší se ve svých účincích.
obrázek vynechán
- 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
- obrázek vynechánVnější 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
- Zavedení setrvačných sil umožňuje použití 2.NPZ v NVS
- Nemají původce – „nepravé síly“ – způsobeny neinercialitou soustavy
obrázek vynechánDostředivá 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
obrázek vynechán
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
obrázek vynechánobrázek vynechán… kolmá tlaková síla
obrázek vynechán obrázek vynechán… součinitel smykového tření
obrázek vynechán … rameno valivého odporu \(řecké ksí\)
obrázek vynechán … poloměr valícího se tělesa