Účinky síly na otáčení tělesa
V této aktivitě se pokusíme na základě intuitivních představ dospět k veličině, která popisuje účinky síly na otáčení tělesa. Netřeba cokoli studovat, dívejte se na následující obrázky a přemýšlejte, co se tam z hlediska fyziky děje. V ideálním případě aktivitu projděte s učitelem ještě dřív, než si přečtete výklad v této kapitole.
16.1a – Osa otáčení je první věc, které si musíme všimnout, když chceme popsat a pochopit rotaci tělesa. Co je osou otáčení v případě standardních dveří? Vybereme si jeden směr otáčení, který budeme považovat za kladný.
Zdroj
Zdroj
16.1b – Na dveře budeme postupně působit silami F1 až F8, jak je naznačeno na obrázku.
Které síly způsobují otáčení v kladném směru?
Které síly způsobují otáčení v záporném směru?
Které síly nemají otáčivý účinek?
Zdroj
Které síly způsobují otáčení v kladném směru?
Které síly způsobují otáčení v záporném směru?
Které síly nemají otáčivý účinek?
Zdroj
16.1c – Podívejme se nyní podrobněji na síly, které nemají otáčivý účinek (nedokážou těleso roztočit). Ani jedna ze sil na obrázku dveřmi neotáčí. Co mají tyto síly společného?
Dokázali byste zformulovat pravidlo (pravidla), jak musí síla působit, aby neměla otáčivý účinek?
Zdroj
Dokázali byste zformulovat pravidlo (pravidla), jak musí síla působit, aby neměla otáčivý účinek?
Zdroj
16.1d – Prozkoumejme nyní síly, které mají otáčivý účinek. Na dveře působí tři síly stejné velikosti a stejného směru. Která z nich má největší otáčivý účinek? Na čem závisí schopnost síly otáčet tělesem? Zkuste „vymyslet“ fyzikální veličinu, která by číselně popisovala, jak moc síla tělesem otáčí.
Zdroj
Zdroj
16.1e – Hypotézu z předchozího obrázku vyzkoušíme na konkrétním příkladu.
Pevná tyčka je volně otáčivá v těžišti. Ve vzdálenosti r1 = 20 cm vpravo od těžiště zavěsíme několik závaží celkové hmotnosti 0,6 kg. Ve vzdálenosti r2 = 30 cm vlevo od těžiště zavěsíme jiné závaží.
Určete, které síly působí na tyčku a které z nich mají otáčivý účinek.
Jaká je hmotnost závaží zavěšeného vlevo, když tyčka zůstává v rovnováze?
Vysvětlete svůj myšlenkový postup. Dokázali byste jej i zapsat?
Zdroj
Pevná tyčka je volně otáčivá v těžišti. Ve vzdálenosti r1 = 20 cm vpravo od těžiště zavěsíme několik závaží celkové hmotnosti 0,6 kg. Ve vzdálenosti r2 = 30 cm vlevo od těžiště zavěsíme jiné závaží.
Určete, které síly působí na tyčku a které z nich mají otáčivý účinek.
Jaká je hmotnost závaží zavěšeného vlevo, když tyčka zůstává v rovnováze?
Vysvětlete svůj myšlenkový postup. Dokázali byste jej i zapsat?
Zdroj
16.1f – Pokud jste v předchozím obrázku dospěli ke hmotnost 0,4 kg, zdá se, že chápete:-)
Vyzkoušejme hypotézu ještě na jednom příkladu. Ve vzdálenosti 25 cm od osy je zavěšeno závaží 200 g, na opačné straně ve vzdálenosti 20 cm závaží 400 g. Bude tyčka na obrázku v rovnováze?
Kam bychom museli zavěsit další stogramové závaží, aby v rovnováze setrvávala?
Veličina, která popisuje otáčivý účinek síly, se nazývá „moment síly“ a její korektní zavedení najdete ve výkladu.
Zdroj
Vyzkoušejme hypotézu ještě na jednom příkladu. Ve vzdálenosti 25 cm od osy je zavěšeno závaží 200 g, na opačné straně ve vzdálenosti 20 cm závaží 400 g. Bude tyčka na obrázku v rovnováze?
Kam bychom museli zavěsit další stogramové závaží, aby v rovnováze setrvávala?
Veličina, která popisuje otáčivý účinek síly, se nazývá „moment síly“ a její korektní zavedení najdete ve výkladu.
Zdroj
