Zákon síly jednoduše

Úkol: Objevte, jak spolu souvisí velikost brzdné dráhy, brzdné síly a počáteční rychlosti tělesa.

Vybavení: kousek elektrikářské lišty, skleněná nebo i dřevěná kulička, kelímky, papír A4, tužka, pravítko.

Zkoumejme síly, které působí na těleso, které se pohybuje po vodorovné podložce s počáteční rychlostí v₀. Protože kolmá tlaková síla a tíhová síla se navzájem vyruší, výsledná síla bude rovna třecí síle mezi tělesem a podložkou. Tato síla působí proti pohybu tělesa, tudíž těleso bude postupně zpomalovat, až zcela zastaví. Zkoumejme dvě rozdílné situace:

1. Vliv hmotnosti tělesa

   Abychom nastavili situaci, že těleso má na začátku stále stejnou počáteční rychlost, necháme kutálet kuličku po nakloněné rovině vytvořené z elektrikářské lišty. Kuličku pouštíme bez počáteční rychlosti ze stejného místa na nakloněné rovině. Postupně budeme měnit hmotnost tělesa tím, že přidáváme 1 až 5 kelímků na sebe.

2. Vliv počáteční rychlosti

   V druhém experimentu naopak necháme brzdit pouze jeden kelímek (stálá velikost třecí síly) a budeme měnit počáteční rychlost kuličky tím, že ji budeme pouštět z různých výšek na nakloněné rovině (pravidelné rozestupy na liště).

Výsledky:

1. Čím větší brzdná síla (více kelímků), tím kratší je brzdná dráha, na které kelímky zastaví. Po vynesení naměřených hodnot do jednoduchého grafu získáváme graf odpovídající nepřímé úměrnosti. Červené hodnoty jsou okem zprůměrované hodnoty, které vynášíme do grafu.

   

2. Čím větší počáteční rychlost, tím delší brzdná dráha. Po vynesení do grafu získáme graf lineární funkce.