Síly okolo nás

"To je síla!" - takový slogan nám někdy samovolně unikne z úst, setkáme-li se s něčím výjimečným a překvapivým. Proč si ale spojujeme nevšední situace z běžného života s jednou ze základních fyzikálních veličin?

A co si pod tou "sílou" vůbec představujeme?

Zkuste se jenom rozhlédnout kolem sebe a uvidíte téměř nevyčerpatelné množství příkladů, v nichž hrají důležitou roli různé druhy sil. Už při otáčení hlavy a pohybu očí se uplatňuje množství sil svalů, dále si třeba všimneme, že nás nějaká síla táhne k zemi, hned se ale můžeme ptát, jaká síla drží ptáky ve vzduchu a co pohání mraky po obloze...asi bychom mohli pokračovat hodně dlouho.

Vymyslete sami další příklady, kde se můžeme setkat s různými silami a zamyslete se nad tím, co mají společného a čím se od sebe naopak liší. Můžete se přitom inspirovat výše uvedenou fotografií. Kolik různých příkladů se vám podaří vymyslet? Pro přehlednost si je třeba napište na papír.

Určitě vás napadne, že vlastnost, kterou má každá síla, je to, jak je velká. Říkáme-li nad nějakým výkonem udiveně "to je síla", máme zřejmě namysli, že k takovému výkonu bylo potřeba velké síly.

Jak ale velikost síly změřit?

Můžeme to udělat například tak, že budeme měřit nějakou jinou veličinu, kterou měřit umíme, například délku. Asi si řeknete: "Co je to za hloupost? Síla přece není to samé co vzdálenost." Samozřejmě, že síla není vzdálenost, my ale nebudeme měřit ledajakou vzdálenost, ale délku, o kterou se protáhne nějaká pružinka nebo gumička, když za ni taháme silou, jejíž velikost chceme změřit. Kdo někdy držel v rukou klasické roztahovací pružiny na posilování, ví už určitě, o čem je řeč. Čím více se přece snažím pružinu natáhnout, tím větší sílu k tomu potřebuji. Na uvedeném principu pracují siloměry (zařízení pro měření síly, jak název napovídá).

Zbývá vyřešit problém, v jakých jednotkách budeme sílu měřit. Mohli bychom ji sice měřit v metrech, ale museli bychom používat pouze jeden druh pružiny (slabší pružina se přece natáhne snadněji než silná) a navíc bychom potřebovali, aby se taková pružina mohla natahovat nekonečně daleko a my tak mohli měřit různě velké síly. To je dost nepraktické, a proto se vyplatí zavést pro sílu její vlastní jednotku. V současnosti se používá pro velikost síly jednotka 1 N - Newton (čti ňútn), pojmenovaná po jednom z nejvýznamnějších fyziků.

Vyrobte si jednoduchý siloměr podle návodu. Uvidíte, že to není žádná velká věda.

Víte co je to mincíř?

Podívejte se k čemu slouží a jak souvisí s měřením síly.

Druhou důležitou vlastností úplně každé síly je směr, kterým působí.

Směr síly se nejsnáze určuje graficky - jako šipka, která míří ve směru síly. Začátek této šipky je důležitý, protože určuje takzvané působiště síly, tedy bod, ve kterém síla působí na těleso, viz podrobnosti. Délka této šipky potom znázorňuje velikost síly.

Podívejte se ještě jednou na různé příklady sil a rozmyslete si, jaký mají v konkrétních případech směr a velikost. Napište si ke každému příkladu, co na co působí - na tom velmi záleží, kde a jakým směrem zakreslíte šipku síly. Snažte se také, aby délky více šipek v jednom obrázku odpovídaly velikostem sil - delší šipka znamená větší sílu. Uměli byste například správně (podle popisek) dokreslit síly do následujících obrázků?

Jakými silami působí svah na lyžaře?

Jakými silami působí bedna na hák?

Jaké síly působí na stojící auto?

Máte-li rozmyšleno, jak budou vypadat síly působící v příkladech na obrázcích, podívejte se na řešení.

Každá fyzikální veličina, která má obě výše uvedené vlastnosti jako síla - velikost a směr, a dá se znázornit pomocí šipky, se nazývá vektorová veličina, nebo krátce vektor. Ostatní veličiny, u kterých nemá smysl určovat nějaký směr (hmotnost, teplota, čas...) se nazývají skaláry.

Často především ve výpočtech potřebujeme počítat pouze s velikostí vektoru, někdy je naopak třeba uvažovat i směr vektoru. Proto se v textech většinou vektory zapisují tučně (případně s šipkou nad sebou), což znamená, že uvažujeme vektor i s jeho směrem. Chceme-li vyjádřit pouze velikost vektoru (například velikost působící síly) zapíšeme veličinu normálním písmem jako skalár.

Slyšeli jste někdy o čtyřech základních interakcích?

Podívejte se, co se skrývá pod tímto zvláštním názvem a jak to souvisí se silami, které můžeme pozorovat okolo sebe.