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.

 

 

 

 

Eurofondy

08.11.2024

Teoreticky by mali eurofondy slúžiť na podporu hospodárskeho a sociálneho rozvoja členských štátov EU a na zmenšovanie regionálnych rozdielov v členských štátoch EU. V skutočnosti eurofondy slúžia na presadzovanie nemeckých záujmov vo všetkých členských štátoch EU. Stačí aby niektorý z našich koaličných politikov mal iní názor na fungovanie EU i na medzinárodnú [...]

Izolačné sklá

04.10.2024

V dnešnej dobe je moderné na zasklievanie okien používať izolačné dvojsklá, prípadne trojsklá. Na zlepšenie tepelnoizolačných vlastností izolačných skiel výrobcovia vypĺňajú komory medzi sklami vzácnymi plynmi, argónom, prípadne drahým kryptónom. Ani jeden z používaných plynov nepatrí medzi skleníkové plyny. Prečo nieje argón považovaný za skleníkový plyn, [...]

Živelné pohromy

20.09.2024

Aká živelná pohroma musí postihnúť dnešnú civilizáciu, aby klimatológovia prestali klamať verejnosť o príčine klimatických zmien? O skleníkovom efekte atmosféry nerozhoduje iba chemické zloženie atmosféry, ale aj hrúbka a hustota atmosféry. Nárast koncentrácie CO2 v atmosfére Zeme nieje dôkaz, že dochádza k zosilňovaniu skleníkového efektu atmosféry Zeme. [...]

SR Bratislava TK vláda 60. zasadnutie BAX

Saková v Petrohrade rokuje o ruskom plyne. SaS hovorí o zvláštnostiach a tajnostiach

05.12.2024 14:45

Vláda svojím konaním podkopáva zahraničnopolitické ukotvenie naše krajiny, hovorí Branislav Gröhling.

paas

Petržalčania nechcú elektrické káble nad Veľkým Draždiakom a chcú referendum o PAAS

05.12.2024 14:12

Ak by v Petržalke rozhodli o vyhlásení miestneho referenda, týkalo by sa pravdepodobne troch okruhov.

Barnier

Barnier odovzdal Macronovi demisiu vlády, prezident prehovorí večer

05.12.2024 14:09

Očakáva sa, že Barnierov kabinet povládne v demisii do chvíle, kým Macron vyberie premiérovho nástupcu a ten zloží nový vládny tím.

SR ŠTS kauza Mýtnik J. Brhel proces BBX

Medzi dôkaznými návrhmi obhajoby v kauze Mýtnik sú znalecké posudky i nahrávka

05.12.2024 14:06

Proces sa začal v októbri v roku 2022 a pomaly speje ku koncu.