Založ si blog

Fyzika – Sila

V tomto článku by som sa chcel venovať ďalšej z fyzikálnych veličín a tou je sila.

Sila vzniká vďaka vzájomnému pôsobeniu dvoch telies, prípadne medzi fyzikálnymi poľami (gravitačným poľom a elektrickým poľom) a telesom.

Jednotkou sily je Newton  N.

Sila 1N vyjadruje množstvo energie (mechanickej práce) ktorú predá jedno teleso druhému telesu za jednotku času 1s.

Vzorec na výpočet sily  F = m * a.

F = sila,     m = hmotnosť,    a = zrýchlenie,

Sila F vyvolá u telesa o hmotnosti m zrýchlenie a.

Aby teleso o hmotnosti 5kg dosiahlo za 1s rýchlosť 2m/s, musí naň pôsobiť sila 10N.

a = v/t = 2/1 = 2m/s2,   F = m*a = 5*2 = 10N,

Za 1s vykoná sila 10N prácu W = F*t = 10*1 = 10J

W = F*s = 0,5*m*v2 = 0,5*5*22 = 10J,

V tomto prípade je množstvo vykonanej práce podľa obidvoch vzorcov rovnaké.

Aby teleso o hmotnosti 5kg dosiahlo rýchlosť 4m/s, musí naň pôsobiť sila 10N 2-krát dlhší čas 2s.

Za 2s vykoná sila 10N prácu W = F*t = 10*2 = 20J

W = F*s = 0,5*m*v2 = 0,5*5*42 = 40N,

Na dosiahnutie 2-krát väčšej rýchlosti musí rovnaká sila pri rovnakej hmotnosti telesa vykonať 2-krát viacej práce a nie 4-krát, ako to vychádza podľa platného vzorca na výpočet práce.

Skutočné množstvo práce pri rovnomerne zrýchlenom pohybe je možné vypočítať iba podľa vzorca W = F*t!

Aby teleso o hmotnosti m dosiahlo rýchlosť v je potrebné vždy vykonať rovnaké množstvo práce W, bez ohľadu na veľkosť použitej sily.

Ak použijem silu F, teleso o hmotnosti m bude mať zrýchlenie a a rýchlosť v dosiahne za čas t.

F = 20N,   m = 2kg,   v = 10m/s,    a = F/m = 20/2 = 10m/s2.

t = v/a = 10/10 = 1s.      W = F*t = 20*1 = 20J,

Ak použijem silu 2F, teleso o hmotnosti m bude mať zrýchlenie 2a a rýchlosť v dosiahne za čas 0,5t.

F = 40N,  m = 2kg,    v = 10m/s,    a = F/m = 40/2 = 20m/s2,

t = v/a = 10/20 = 0,5s     W = F*t = 40*0,5 = 20J,

Ak použijem silu 0,5F teleso o hmotnosti m bude mať zrýchlenie 0,5a a rýchlosť v dosiahne za čas 2t.

F = 10N,  m = 2kg,    v = 10m/s,    a = F/m = 10/2 = 5m/s2,

t = v/a = 10/5 = 2s,        W = F*t = 10*2 = 20J,

Aby teleso o hmotnosti m dosiahlo rýchlosť v je potrebné vykonať vždy rovnaké množstvo práce bez ohľadu na veľkosť použitej sily. Väčšia sila koná prácu kratší čas a menšia sila koná prácu dlhší čas.

Za kinetickú energiu je možné považovať iba prácu ktorú vykoná sila F za čas t pri rovnomerne zrýchlenom pohybe. Ek = W = F*t = m*v.

Pri rovnomerne zrýchlenom pohybe sila F nekoná prácu na celej dráhe čo platný vzorec na výpočet práce ignoruje a preto podľa platného vzorca W = F*m vychádza podstatne väčšia práca.

Sila koná prácu iba počas zmeny rýchlosti.

Pri zrýchlení 10m/s2 teleso zmení rýchlosť za 1s z 0m/s na 10m/s, alebo z 10m/s na 20m/s, alebo z 20m/s na 30m/s.  Pri každej zmene rýchlosti prejde teleso za 1s vzdialenosť 0,5*a = 5m.

Hoci za 3s prejde teleso 45m, sila koná prácu iba na dráhe 3*5m = 15m.

 

Podľa vzorca W = F*s je možné počítať iba prácu potrebnú na prekonanie trenia a odporu prostredia. Túto prácu nieje možné považovať za kinetickú energiu, lebo sa počas pohybu spotrebováva na prekonanie trenia a odporu prostredia!

Pri každom pohybe vzniká trenie. Silu potrebnú na prekonanie trenia je možné vypočítať podľa vzorca,  Ft = fo * Fn

Ft = trecia sila

fo = súčiniteľ pokojového trenia.

Fn = sila kolmá na smer pohybu (tiaž).

Na prácu potrebnú na prekonanie trenia nemá rýchlosť a ani čas žiaden vplyv a preto je závislá iba od trecej sily a dráhy. Prácu, potrebnú na prekonanie trenia na vzdialenosti s je možné vypočítať podľa vzorca  W = Ft * s.

Ft = trecia sila

s = dráha

Práca potrebná na prekonanie trenia sa počas pohybu spotrebováva na prekonanie trenia a preto ju nieje možné považovať za kinetickú energiu.

To isté platí aj pre prácu potrebnú na prekonanie gravitácie na dráhe s.

W = Fg * s.

Fg = gravitačná sila

s = dráha

Na prácu potrebnú na prekonanie gravitácie nemá rýchlosť a ani čas žiaden vplyv a preto je závislá iba od gravitačnej sily a dráhy (výšky). Práca potrebná na prekonanie gravitácie sa počas pohybu spotrebováva na prekonanie gravitácie a preto ju nieje možné považovať za kinetickú energiu.

 

 

 

 

Fyzika – Oxid uhličitý

15.09.2017

Na základe akých dôkazov nám vedci tvrdia, že za klimatické zmeny je zodpovedný oxid uhličitý? Na základe akých dôkazov nám vedci tvrdia, že oxid uhličitý je skleníkový plyn? Niektorý viac »

Živelné pohromy

30.08.2017

Aká živelná pohroma musí postihnúť dnešnú civilizáciu, aby vedci priznali skutočné príčiny klimatických zmien? Tohtoročné extrémne horúčavy i extrémne dažde a následné záplavy sú viac »

Čipovanie psov

11.08.2017

Ako vidno opäť vyhráva lobing výrobcov a predajcov čipov nad zdravým rozumom. Novela zákona, podľa ktorej by mali byť psy povinne čipované iba posilňuje úradnícku byrokraciu, ale na správaní viac »

Šéf Toyoty: Elektromobily nie sú pripravené pre masovú výrobu

17.11.2017 22:35

Šéf Toyoty Takeši Učijamada nepovažuje amerického priekopníka vo výrobe elektrických vozidiel Tesla za vzor hodný kopírovania.

John F. Kennedy, Jacqueline Kennedy

Zverejnili ďalších 10 744 materiálov súvisiacich s atentátom na prezidenta Kennedyho

17.11.2017 21:02

Americký národný archív informoval, že 8 336 materiálov zverejňujú úplne a 2 408 čiastočne, pričom 144 sa dostane na verejnosť úplne po prvý raz.

Tesla Semi

Tesla ukázala novinky. Elektrický ťahač a roadster

17.11.2017 20:00

Prototyp elektrického ťahače Tesla Semi a nový športový kabriolet Roadster predstavil vo štvrtok americký výrobca elektrických vozidiel Tesla.

ITAPA 2017: Otvorenie kongresu

Svet zaplavujú dáta neznámych vlastníkov

17.11.2017 20:00

Dáta sa stávajú tovarom. Čoraz väčší počet digitálnych zariadení produkuje záznamy o ľudskej činnosti.

Štatistiky blogu

Počet článkov: 35
Celková čítanosť: 68520x
Priemerná čítanosť článkov: 1958x

Autor blogu

Kategórie