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.

 

 

 

 

Elektrická sila

27.05.2025

Podľa dnešných vedcov je elektrický prúd tvorený usporiadaným pohybom nosičov elektrického náboja, elektrónov. Keď na teleso A v tvare gule vyrobené z elektricky vodivého materiálu privediem záporný elektrický náboj, všetky voľné elektróny sa rozmiestnia rovnomerne po celom povrchu gule. Keď vedľa telesa A umiestnim teleso B ktorá má kladný náboj, dôjde k presunu [...]

Elektrická sila

28.03.2025

Na výpočet elektrickej sily pôsobiacej medzi dvomi telesami z elektrickým nábojom sa používa Coulombov zákon. Existuje vedecká štúdia, ktorá by potvrdila správnosť Coulombovho zákona? Jednotkou elektrického náboja je coulomb C. 1C coulomb = 1As ampér sekunda. Elektrický náboj 1C predstavuje energiu ktorá pri prúde 1A pretečie vodičom za 1s. Predstavte si že máte k [...]

Infračervené žiarenie

22.03.2025

Vďaka infračervenému žiareniu ktoré je súčasťou slnečného žiarenia pri pobyte na priamom slnku pociťujeme rovnaké teplo ako pri pobyte pred infra lampou. Podľa informácií na Wikipédii, 52% slnečného žiarenia tvorí infračervené žiarenie. https://en.wikipedia.org/wiki/Infrared Na vysvetlenie skleníkového efektu atmosféry Zeme používajú vedci takýto obrázok. [...]

Plynárenský podnik / Rafinéria /

Ukrajina hlási zásah ruskej rafinérie a jedného z najväčších plynárenských podnikov v Rusku. Moskva mlčí

19.10.2025 14:10

Orenburská oblasť je vzdialená viac ako 900 kilometrov od Ukrajiny.

Martina Bajo Holečková / Erik Tomáš /

Holečková: Koalícia zvýšila 900 poplatkov na úradoch. Tomáš: Konsolidácia musí byť a je bolestivá

19.10.2025 13:19

Zvýšenie sa podľa opozičnej poslankyne napríklad týka vydávania pasov alebo vodičských preukazov.

pavol gašpar,

Pavol Gašpar povedal, kedy odstúpi, nehoda ho mrzí. Podľa šéfa SIS je Brat za brata občianske združenie

19.10.2025 12:08, aktualizované: 12:32

Združenie buduje tzv. Národnú informačnú službu, v rámci ktorej chce zbierať informácie o „nepriateľoch národa“.

Louvre

Zlodeji ukradli z parížskeho Louvru vzácne šperky. Svetoznáme múzeum zatvorili

19.10.2025 11:27, aktualizované: 12:46

Louvre je jedno z najprísnejšie strážených miest vo francúzskom hlavnom meste.