Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 42 dotazů obsahujících »tono«
31) Odstředivá síla
20. 02. 2003
Dotaz: Působí na družici obíhající kolem Země odstředivá síla?
A co kdybych v družici seděl? (Pavel Šalom)
Odpověď: Už z dotazu je vidět, že tomu zřejmě rozumíš.
Tedy:
Když se na družici dívám ze Země (to je "skoroinerciální soustava"),
tak je jasné, že na ni působí jen Země svou gravitační silou, která
ji stáčí tak, že lítá stále kolem dokola. Žádná odstředivá
síla tu nemá co dělat. Kdyby tady byla, tak by nám to obíhání
kazila. Konec.
Když sedím v družici, popisuji ji z neinerciálního systému spojeného
s družicí. V něm je družice V KLIDU. Jestli chci v družici vyznávat
Newtonovy pohybové zákony, vyžaduje klid družice úplné vzájemné
sežrání všech působících sil. Tak nechám spolknout gravitační sílu
setrvačnou (fiktivní, zdánlivou, pseudo-) silou odstředivou. Co asi
nevíš je, že tuhle divnou sílu pak musíš nadělit nejen družici, ale
úplně všemu. (Nejen tomu, co je u družice ale úplně všemu.).
Dotaz: Jaký je vzorec pro výpočet ustálené rychlosti padajícího tělesa volným pádem? (Iva Hyťhová)
Odpověď: Tíhová
síla mínus vztlak = brzdící síla (Stokesova nebo Newtonova)
mg - V r g = 6
p e r v ( e je
dynamická viskozita tekutiny, r polomer kulicky, když padá
koule, v ustalená rychlost. Když padá teleso jiného tvaru,
tak je místo r konstanta, která závisí i na orientaci telesa
pri letu. V r g je vztlaková síla. Tento vztah je
použitelný pri malých rychlostech s laminárním
obtékáním. Pro bežné rychlosti je možné pro odporovou
sílu brát Newtonuv zákon odporu 0,5. C.S.r.v2.
C je opet odporový soucinitel daný tvarem a orientací
rychlosti vuci tekutine. Napr. pro dutou polokouli oblou
cástí vpred cca 0,4 pro dutou cástí dopredu 1,4. ro je
hustota tekutiny, v ustalená rychlost mg - V r g =
0,5. C.S .r.v2
Dotaz: Jede auto a váží 300Kg a jede rychlostí 70 Km/h. Řidič usne za volantem a rovnou to napálí do skály. A nyní je tu otázka: Jakou hmotnost mělo to auto ,když zrovna narazilo do skály (jelo 70 Km/h)? Prosím ,zašlete mi vzorec na tento příklad. A chci se ještě zeptat.Bude se ten vzorec hodit i na výpočet hmotnosti, když třeba to auto narazí do náklaďáku, který jede proti němu a ten náklaďák jede 50 Km/h a váží 800 Kg.. (Tomáš Rosička)
Odpověď: Milý pane, když při Vámi zmíněných rychlostech narazí
auto do skály, má pořád tu samou hmotnost jako v klidu
(relativistické efekty jsou v této situaci zanedbatelné). Jde
vám asi o něco jiného, jde o to, jak moc se to auto a řidič
rozbije. Ke zvládnutí podobných otázek fyzikové vynalezli
šikovnou veličinu, které říkají hybnost, a její vztah k
síle. Hybnost se spočítá podle vzorce hybnost =
hmotnost.rychlost. Aby se hybnost změnila, musí na těleso
působit síla, pak (změna hybnosti)/(doba změny) = průměrná
působící síla. Pak hybnost vašeho auta je 70 km/h. 300 kg =
21000 km.kg/h, v obvyklejších jednotkách 5830 kg.m/s (to vaše
auto je nějaké lehké, normální osobák má tak kolem
tuny...). Když je auto velmi pevné a nesnadno deformovatelné a
narazí do tvrdé skály, tak se může zastavit za velmi
krátkou dobu, například za setinu sekundy, pak průměrná
síla je 583 kN, tedy zhruba dvěstěkrát tíha auta. Je jasné,
že řidič tohle těžko přežije.
Když se auto deformuje snáze (tj. déle, udělá se to tak, že
přední část vozu je zkonstruována a připravena pro
deformaci a pohlcení energie), pak se šance na přežití
posádky trochu zvětší. V 70 km/h a při nárazu do skály
jsou ale šance posádky v jakémkoli autu asi malé.
Když jede zmíněný osobák proti náklaďáku, bude hybnost
osobáku zmíněných 21 000 km.kg/h, hybnost náklaďáku z
druhé strany 40 000 km.kg/h. Celková hybnost se v takovýchto
srážkách zachovává, takže ono sražené souautí se bude
pohybovat ve směru náklaďáku (jeho hybnost převládla) s
hybností 40 000 - 21 000 = 19 000 km.kg/h a bude mít celkovou
hmotnost 800+500=1300 kg, tedy podle vzorce pro hybnost bude mít
sražené souautí rychlost 14,6 km/h. Zkuste si spočítat už
sám, jaká byla změna hybnosti obou aut, k silám byste se
dostal, kdybyste uvažoval deformační vlastnosti obou aut. S
velkou pravděpodobností se zemře při všech vašich
příkladech. Chcete-li tomu rozumnět lépe, začtěte se do
nějaké fyziky resp. mechaniky, dívejte se na kapitoly o
hybnosti, energii, Newtonových zákonech ....
Dotaz: V knize Vesmír od dr.Grygara jsem narazil na obrázek tzv. libračních Lagrangeových bodů v okolí dvou hmotných těles v kosmu. Je jich pět a mají tu vlastnost, že pokud do nich umístíme např. umělou družici setrvává na svém místě. Rád bych někde zjistil jak uvedená rovnováha v jednotlivých bodech vzniká (mám na mysli skutečné rozložení působících sil na družici) a dále jaký vzájemný pohyb hmotných těles se přitom předpokládá. Je to rotace kolem společného těžiště? (Milan Hofman)
Odpověď: Problematiku tohoto druhu hledejte pod heslem Nebeská mechanika (Celestial mechanics). Jednodušší než (newtonovský) popis silami je zde popis využitím potenciálu (analytická mechanika). Jde o dynamický systém a potenciální energie částice má v Lagrangeových bodech lokální minimum. To znamená, že hmotný bod, který se tam octne, tam bude v lokální stabilní rovnováze, protože při malém vychýlení z této polohy na něj působí síla, vracející ho zpátky (stejně jako kuličku na dně dolíku). Ve statickém gravitačním poli by to možné nebylo.
Dotaz: Prosím Vás o zaslání definicí Newtonových zákonů a asi dalších tří, které máme
znát ze základní školy. (Nikola Šrainová)
Odpověď: I.N.Z.- zákon setrvačnosti - každé těleso zůstává v klidu nebo v pohybu rovnoměrném
přímočarém, není-li vnějšími silami nuceno tento stav změnit. Jinak řečeno - je-li
výslednice sil působící na těleso nulová, nemění těleso svou rychlost, pohybuje
se rovnoměrně přímočaře nebo je v klidu. Síla je nutná ke změně velikosti či směru rychlosti nikoli
k pohybu samotnému.
II.N.Z.- zákon síly - "Když síla, tak zrychlení". Velikost síly, která uděluje
tělesu zrychlení, je přímo úměrná hmotnosti tělesa a jeho zrychlení. F = m.a
III.N.Z.- zákon akce a reakce - "Já na bráchu, brácha na mě" - síly, kterými na svebe
působí navzájem dvě tělesa, mají stejnou velikost, ale opačný směr. Současně
vznikají i zanikají. Protože působí na různá tělesa, jejich účinky se neruší.
Nevím, jaké další zákony potřebujete, lepší by bylo upřesnit je.
Archimédův zákon - těleso ponořené do kapaliny je nadlehčováno vztlakovou silou,
jejíž velikost je rovna tíze kapaliny o stejném objemu jako má ponořená část tělesa.
Pacalův zákon - působí-li vnější síla o velikosti F na rovnou plochu obsahu S
povrchu uzavřeného objemu kapaliny, vznikne v kapalině tlak, který je ve všech
místech kapaliny stejný p = F/S.
Ohmův zákon - pro elektrický obvod. U=R.I, kde U je napětí na odporu R a I je
proud, kterým rezistorem protéká. Bližší informace najdete v Odpovědně.
