Dynamika
Kopírování a šíření tohoto materiálu
lze pouze se souhlasem autorky
PhDr. Evy Tlapákové, CSc.
Jedná se o zatím pracovní verzi, rok 2010
ZKRÁCENÁ VERZE
Dynamika - témata
Tři Newtonovy pohybové zákony
Gravitační versus tíhová síla
Problematika dynamické rovnováhy
(rovnováhy za pohybu)
Odstředivá síla
Newtonovy pohybové zákony
Zákon setrvačnosti
Zákon síly
Zákon akce a reakce
1. Zákon setrvačnosti
Těleso setrvává ve stavu klidu nebo ve
stavu rovnoměrného přímočarého
pohybu, není-li nuceno vnějšími silami
tento stav změnit.
neboli
Bez vnějšího působení zachovává těleso
svou hybnost
Důsledek: vždy, když měním velikost či směr
rychlosti, musí působit síla (např. kruhový
pohyb)
Důsledek zákona setrvačnosti – animace
převzato z http://www.physicsclassroom.com/mmedia/newtlaws/mb.cfm
2. Zákon síly
Časová změna hybnosti je přímo úměrná
působící síle a má s ní stejný směr
Zatím nevíme, co je hybnost, proto neznáme ani její časovou změnu
Je-li působící síla konstantní, lze 2. Newtonův zákon psát ve tvaru
2. Zákon síly
síla je vektor, směr vnějších sil nemůžeme ovlivnit
v tomto konkrétním případě platí
3. Zákon akce a reakce
Při vzájemném působení těles vznikají vždy síly
stejně velké, opačně orientované.
Síly nelze vektorově skládat, neboť působí na
různá tělesa
Tyto síly stejně vznikají i zanikají.
Kterou označíme za „akci“ a kterou za „reakci“
záleží jen na řešiteli, z hlediska 3.NZ je to
libovolné.
3. Zákon akce a reakce
člověk působí tlakovou (=akční) silou na
podložku a pokud se nechce propadnout,
musí podložka působit stejně velkou
opačně orientovanou silou na něj
Zákon akce a reakce
Analogická situace za
pohybu:
F – akční síla, člověk
působí na podložku
R = reakce podložky
Gravitační versus tíhová síla
Gravitační versus tíhová síla
G = gravitační
síla, všude na
Zemi stejně
velká, směřuje do
středu Země
Fod = odstředivá
síla dána rotací
Země kolem osy
Modře – výsledná
síla = tíhová
Gravitační versus tíhová síla – význam
zeměpisné polohy a nadmořské výšky
vzorec pro šikmý vrh
(nulová výška odvrhu)
g = tíhové zrychlení
na pólu: g = 9,83 m.s -2
Praha: g = 9,81 m.s -2
rovník: g = 9,78 m.s -2
107
10.000 km
Směr tíhové síly makrokosmos
Severní
hemisféra Země
a část Jižní
Ameriky.
Pohled z družice
Směr tíhové síly - záleží na
rozlišovací úrovni !!!
Severní
hemisféra Země
a část Jižní
Ameriky.
Dynamická rovnováha =
rovnováha za pohybu
= statická rovnováha + setrvačné síly
Výslednice všech působících sil musí
procházet místem opory
Odstředivá síla – většinou nežádoucí účinky
2 aspekty
fyziologická odolnost proti vlivům přetížení
přetížení vzniklé vlivem odstředivé síly vyjadřujeme v násobcích
tíhového zrychlení
problematika dynamické rovnováhy (rovnováhy za pohybu)
účinky odstředivé síly při různých sportech – snížení výkonnosti,
popř. zvýšení rizika úrazů apod.
Jak je vidět ze vzorce, má význam
uvažovat odstředivou sílu tam, kde
jsou buďto velké rychlosti nebo
malé poloměry zatáčky
Běžec v zatáčce
Podmínka dynamické rovnováhy
výsledná tlaková síla
(zelená) musí procházet
místem opory
G
tg ( ) 
FOd
úhel náklonu nezávisí na
hmotnosti běžce!
Běh v zatáčce – chci-li dokročit na vnější
nohu, je nutno krčit nohu vnitřní
analogické jako při lyžařském sjezdu
Běh v zatáčce – pohled shora
Vnější noha se
pohybuje po křivce
(kružnici), vnitřní
po přímce (tětivě),
výsledkem je
narušení
rytmičnosti běhu
Běh v neklopené zatáčce – detail chodidla
Tělo je nakloněno,
dolní končetina (DK)
se opírá o zem
šikmo, ale
došlápnout je nutno
na plné chodidlo –
běh do zatáčky
klade větší nároky
na hlezenní kloub
(běžec nemůže
hranit jako sjezdař)
Jaký bude tvar grafu závislosti
síly na poloměru?
1400,00
Odstředivá síla (N)
1200,00
1000,00
800,00
600,00
400,00
200,00
0,00
0
5
10
15
20
poloměr (m)
25
30
35
Download

Dynamika