- zabývá se příčinami změn pohybového stavu těles
Vzájemné působení těles
deformační účinek síly
- má za důsledek deformaci tělesa
pohybový účinek síly
- působení síly má za následek změnu pohybového stavu tělesa
- tělesa na sebe působí přímým dotekem nebo prostřednictvím silových polí
- působí-li na těleso více sil, jejich skládáním (vektorovým sčítáním) zjistíme jejich výslednici, tj. sílu, která má stejný účinek jako účinek všech působících sil
Newtonovy pohybové zákony
- jsou 3; viz níže
izolované těleso
- těleso, na které nepůsobí žádné síly >> při nahrazení tělesa hmotným bodem - izolovaný hmotný bod
- izolované těleso, které je v dané vztažné soustavě v klidu, v klidu setrvává
model izolovaného tělesa
- těleso, na které síly působí tak, že je jejich výslednice nulová
První Newtonův pohybový zákon
- = zákon setrvačnosti:
- těleso setrvává v klidu nebo v pohybu rovnoměrném přímočarém, pokud není nuceno vnějšími silami tento stav změnit
- těleso má v obou těchto stavech nulové zrychlení
inerciální vztažné soustavy
- soustavy, v nichž platí první pohybový zákon
- když je jedna soustava inerciální, jsou i ostatní soustavy inerciální vůči ní - viz vlak
neinerciální vztažné soustavy
- soustavy, v nichž první pohybový zákon neplatí
Druhý Newtonův pohybový zákon
- = zákon síly
- velikost zrychlení hmotného bodu je přímo určena velikostí výslednice sil působících na hmotný bod a nepřímo úměrná hmotnosti hmotného bodu: a = F/m
- směr zrychlení je shodný se směrem výslednice sil, vektorově tedy a = F/m
- síly udělují tělesu zrychlení nezávisle na tom, zda bylo původně v klidu, nebo v pohybu
pohybová rovnice
- = [] = kg.m.s = N FmaF-1newton
dynamické měření hmotnosti těles
- v astronomii - známe velikost výslednice sil a zrychlení, určíme hmotnost
- na těleso, které se pohybuje s konstantním zrychlením působí konstantní síla - např. a g FG
hybnost hmotného bodu
- = p mv
- charakterizuje pohybový stav tělesa nebo hmotného bodu v dané vztažné soustavě
- [p] = kg.m.s-1 = N.s newtonsekunda
změna hybnosti
- = >> >> =- jiné vyjádření zákona Fma a = ∆v/∆t F m∆v/∆t = ∆p/∆t
- výsledná síla působící na hmotný bod je rovna podílu změny hybnosti hmotného bodu a doby, po kterou síla působila
impuls síly
- - vyjadřuje časový účinek síly F∆t = ∆p
- působením malé síly delší dobu dosáhneme stejného účinku jako působením velké síly krátkou dobu
Třetí Newtonův pohybový zákon
- = zákon akce a reakce
- dvě tělesa na sebe navzájem působí stejně velkými silami opačného směru
- tyto síly vznikají a zanikají současně
Zákon zachování hybnosti
p01 + p02 = p1 + p2 p = p´ m1v1 + m2v2 = (m1 + m2)v m1v1 = -m2v2
izolovaná soustava těles
- dvě tělesa, na která nepůsobí žádná jiná tělesa silami
- celková hybnost izolované soustavy těles se vzájemným silovým působením těles nemění
- tj. celková hmotnost izolované soustavy těles je konstantní
- např.: reaktivní motory, reaktivní turbíny - raketa je uvedena do pohybu opačným směrem, než jsou vypuštěny spálené plyny
Smykové tření a valivý odpor
třecí síla
- - vzniká, když se těleso posouvá nebo smýká a je ve styku s jiným tělese Ft
- směřuje proti směru pohybu tělesa
- nezávisí na obsahu stykových ploch, nezávisí na rychlosti
- je přímo úměrná velikosti kolmé tlakové síly
- Ft = f Fn
- f…..součinitel smykového tření Fn…..kolmá tlaková síla (= FG)
součinitel smykového tření
- velikost závisí na jakosti stykových ploch - působí za smyku/posuvu mezi tělesem a podložkou f -
součinitel klidového tření
- - je vždy větší než součinitel smykového tření f0
- Ft = f0 Fn - působí, když je těleso vůči podložce v klidu
valivý odpor
- vzniká, když se těleso kulového průřezu posouvá po podložce - smýká
- podložka se poněkud deformuje, deformace vyvolává odporovou sílu Fv
- Fv = ξ Fn/R
ξ
- [ksí] - rameno valivého odporu [] = m - závisí na materiálu tělesa a podložky ξ
- za jinak stejných podmínek je odporová síla při valení mnohem menší než při tření
Dostředivá síla
- při rovnoměrném pohybu po kružnici má hmotný bod dostředivé zrychlení, působí na něj dostředivá síla ve směru zrychlení
- Fd = mad = mv2/r = mω2r
- je přímo úměrná velikosti rychlosti otáčení
Inerciální vztažné soustavy. Galileiho princip relativity
Galileiho princip relativity
- = mechanický princip relativity
- zákony mechaniky jsou stejné ve všech inerciálních vztažných soustavách
- rovnice, které je vyjadřují, mají stejný tvar
- všechny inerciální soustavy jsou proto pro popis mechanických dějů rovnocenné
- např.: vlak jede rovnoměrně přímočaře, v něm padá předmět - má stejné zrychlení vůči vlaku jako vůči Zemi, v obou vztažných soustavách na něj působí stejná síla
- princip relativity i pro nemechanické děje - Einstein
Neinerciální vztažné soustavy. Setrvačné síly
neinerciální soustavy
- soustavy pohybující se zrychleně/zpomaleně, otáčející se
- nejjednodušší: soustava pohybující se s konstantním zrychlením
- v neinerciálních soustavách nezůstává izolované těleso v klidu nebo rovnoměrném pohybu
- na těleso v neinerciální vztažné soustavě působí setrvačná síla Fs = ‑ma, vznikající jako důsledek zrychleného pohybu soustavy
- např.: vagón se rozjíždí, uvnitř je kulička - její poloha se vůči pozorovateli na Zemi nemění, vůči pozorovateli ve vagónu ano - působí na ni setrvačná síla Fs = -ma
Otáčející se vztažné soustavy
Fs = mω2r = Fd
v inerciální vztažné soustavě
- na kouli působí dostředivá síla = Fdmω2r
v neinerciální vztažné soustavě
- z pohledu pozorovatele v kouli je koule v klidu - pozorovatel v kouli si myslí, že výslednice sil je nulová, na kouli působí setrvačná síla, odstředivá síla a dostředivá síla, tyto síly jsou v rovnováze =
Fsmω2r
