FyzWeb  síly

Co dokáže síla


Létající špejle a pětiúhelník

Vezměte si jednu špejli a malou gumičku. Gumičku natáhněte mezi palec a ukazováček jedné ruky a špejli vystřelte rovně dopředu jako šíp, viz první foto. Dávejte samozřejmě pozor, abyste někoho nezranili, nebo něco nerozbili.

    

V druhém případě zahákněte gumičku za jeden konec špejle a vystřelte ji tak, aby byla natažená gumička kolmá na špejli, viz druhé foto. Oproti prvnímu případu se nyní špejle kromě pomalého pohybu vpřed rychle otáčí kolem svého středu.

Rozmyslete si sami, jakým směrem musela působit síla gumičky na špejli, aby se pohybovala pouze translačně - bez otáčení, a jak je naopak třeba působit, aby se špejle také roztočila.

Přijdete na to, jak musíte působit na špejli aby se otáčela na místě? Je toho možné dosáhnout pomocí jediné síly?

Zkuste si ještě jeden podobný pokus.

Z papíru ustřihněte asi 3 cm široký a 20 cm dlouhý pásek. Udělejte na něm jednoduchý uzel, čímž složíte pravidelný plochý pětiúhelník. Přebytečné kousky papíru odstřihněte, nechte je jenom kousek přečnívat přes okraj pětiúhelníku. Za jeden roh s přečnívajícím kouskem papíru (tvoří malý zobáček) zahákněte gumičku a pětiúhelník položený naplocho vystřelte dopředu. Rychle rotující pětiúhelník vyletí pomalu dopředu.

    

Už jste asi přišli na to, jak je to s působením síly při vystřelování špejle. Dokud síla působila rovnoběžně se špejlí a směr vektoru síly procházel jejím středem (těžištěm), pohybovala se pouze posuvným pohybem. Jakmile míří působící síla mimo střed (těžiště) začne se špejle při pohybu dopředu zároveň otáčet. U papírového pětiúhelníku to funguje stejně - pokud směr síly, kterou působí gumička, míří mimo střed pětiúhelníku, bude při svém pohybu dopředu rotovat. Můžete si to ověřit i s libovolným jiným vhodným předmětem.

Zůstává otázkou, jak roztočit špejli nebo jiný předmět namístě a zda k tomu stačí jedna síla. Možná řeknete, že stačí špejli uprostřed přidržet, nebo třeba napíchnout na špendlík, a vytvořit tak osičku. Působením síly na konec pak takovou špejli roztočíme namístě. To je sice pravda, ale musíme si uvědomit, že v takovém případě už na špejli nepůsobí jen jedna síla. Naše prsty, které ji drží uprostřed (nebo špendlík) na ni přece také působí - a to silou, která má opačný směr. Stejně to funguje například když otáčíme klikou mlýnku na mák.

Jinou možností jak otáčet se špejlí namístě je, že budeme za jeden konec tahat nahoru a za druhý dolů. Tady je jasně vidět, že na špejli působí opět dvě síly a ne jen jedna.  Je to stejné jako když například otáčíme oběma rukama volantem. Při řízení jednou rukou působí na volant druhou silou jeho osa jako v předchozím příkladu.

K otáčení tělesa namístě jsou vždy potřeba alespoň dvě síly.

U všech předmětů, které roztáčíte namístě, dokážete podobně najít vždy alespoň dvě síly, které na předmět působí. Vyzkoušejte si to na různých příkladech, které vás napadnou. Když někde uslyšíte o takzvané dvojici sil působící na těleso, myslí se tím speciálně právě dvě stejně velké síly opačného směru, které těleso roztáčejí.


Co dokáže síla