Newtonovy pohybové zákony

 Základní pojmy:

• volné (izolované) těleso:
  • těleso, na které nepůsobí žádné síly
    • takové těleso, které je v dané vztažné soustavě v klidu, zůstane v klidu
    • pokud se těleso pohybuje, má konstantní rychlost a pohybuje se přímočarým pohybem
    • v praxi takové těleso neexistuje - lze nalézt minimálně jednu sílu, která bude vždy přítomna - gravitační
• model volného (izolovaného) tělesa:
  • síly, které působí na těleso se vyrovnají a výslednice je nulová 

1. Newtonův zákon - zákon setrvačnosti

Každé těleso setrvává v klidu nebo v rovnoměrném přímočarém pohybu, pokud není nuceno vnějšími silami tento stav změnit.

Ze zákona plyne:

• klid a rovnoměrný přímočarý pohyb jsou rovnocené pohybové stavy
• oba pohybové stavy mají nulové zrychlení

Inerciální soustava: 

Vztažná soustava, ve které tělesa zůstávají v klidu nebo rovnoměrném přímočarém pohybu se nazývá INERCIÁLNÍ VZTAŽNÁ SOUSTAVA.

• každá soustava, ve které platí 1. NZ
• je-li v inerciální soustavě jiná soustava v klidu nebo rovnoměrně přímočarém pohybu je rovněž inerciální
• soustava, která nesplňuje podmínku této definice, je neinerciální 

2. Newtonův zákon - zákon síly

• pokud na sebe tělesa začnou působit silami, mění se pohybový stav těles
• 2. NZ popisuje vztah mezi výslednicí působících sil na těleso (hmotný bod) a zrychlením tohoto tělesa (hmotného bodu)

Příklad:

• budeme-li jemně tlačit na vozík, bude se rozjíždět "pomalu" - s malým zrychlením, pokud přidáme na síle, vozík se rozjede "rychleji" - s větším zrychlením, tedy: (zrychlení je přímo úměrné působící síle)

a ~ F

• budeme-li tlačit prázdný vozík určitou silou, rozjede se "rychleji" - s větším zrychlením, než, když bude plný např. písku, pak se rozjede "pomaleji" - s malým zrychlením, tedy: (zrychlení je nepřímo úměrné hmotnosti tělesa)

• spojením těchto dvou poznatků dostaneme zákon síly:

Velikost zrychlení tělesa (hmotného bodu) je přímo úměrná velikosti výslednice působících sil na těleso (hmotný bod), a nepřímo úměrná hmotnosti tělesa (hmotného bodu).

• v případě, že budeme uvažovat zrychlení i sílu jako vektorové veličiny, pak je směr zrychlení shodný se  směrem výslednice sil

• z tohoto zákona lze odvodit rozměr jednotky Newton:

F = m.a

• tedy:    [F] = kg.m.s^-2

• z poznatků 2. NZ lze určit např. hmotnost těles, která nejdou přímo zvážit (atomové částice, vesmírná tělesa) - tzv. dynamické měření hmotnosti:
  • známe velikost působící síly
  • změříme zrychlení
  • vypočteme hmotnost síly

   

Tíhová síla, tíha

Tíhová síla F_G:

Tíhová síla, kterou přitahuje Země všechna tělesave svém blízkém okolí. Je to síla, která uděluje tělesům zrychlení g. Určuje svislý směr.

F_G = m.g

• působiště síly klademe do těžiště tělesa

Tíha G:

Tíha je síla, kterou působí volně položená tělesa na vodorovnou podložku, nebo svislý závěs.

G = m.g

• působiště síly klademe na styk tělesa a podložky, nebo svislého závěsu

3. Newtonův zákon - zákon akce a reakce

• silové působení dvou těles je vždy vzájemné

Dvě tělesa na sebe působí navzájem stejně velkými silami, stejného směru, ale opačné orientace. Tyto síly vznikají a zanikají současně.

• obě síly se ovšem neruší - jedno těleso působí na druhé a naopak!!!
  • viz obr - působení siloměrů, nebo pomocí mg. pole (lodičky):