2. Newtonov zákon
Nedílnou součástí všech velikých oslav je zábava, při které se účastníci snaží strhnout z prostřeného stolu ubrus tak, aby ze stolu nic nespadlo na zem. Podívejme se na tento trik zblízka.
Vycházet budeme z druhého Newtonova zákona, který lze zapsat jako F=ma
Zákon lze chápat dvojím způsobem:
Působí-li na těleso o hmotnosti m výsledná síla o velikosti F, těleso bude zrychlovat se zrychlením o velikosti a ve směru shodném se směrem působící síly, zrychluje-li podložka zrychlením a v soustavě spojené s podložkou působí na všechny předměty na podložce setrvačná síla o velikosti F ve směru opačném vůči směru zrychlení a.
Zde roli podložky bude hrát ubrus. Na něm je položen talíř o hmotnosti m=300 g. Koeficient tření mezi talířem a ubrusem je roven f=0,2. Adam zatáhl za ubrus tak, že se začal pohybovat se zrychlením a1=1 m⋅s−2. K jeho překvapení se talíř začal pohybovat spolu s ubrusem. Nakreslete obrázek, do kterého šipkami zaznačíte síly, které na talíř působí. Vypočítejte výslednou sílu, která působila na talíř v soustavě spojené s ubrusem. Vypočítejte, jaké musí být nejmenší zrychlení a2, aby setrvačná síla překonala sílu tření, a talíř se vzhledem k ubrusu začal pohybovat.
Borek proto zatáhl za ubrus tak, že zrychloval se zrychlením 3a2. Určete velikost a směr zrychlení a3 talíře v soustavě spojené s ubrusem. I když Borek za ubrus zatáhl dostatečnou silou, talíř se začal pohybovat i vůči stolu. Vypočítejte velikost a směr tohoto zrychlení a3.Pokud jste správně počítali, zrychlení a3 vyšlo nezávislé na zrychlení a2. To by ale mělo znamenat, že k úspěšnému strhnutí ubrusu stačí překonat zrychlení a2. Proč je ale lepší ubrus strhávat co největší silou (s největším zrychlením)?
Vycházet budeme z druhého Newtonova zákona, který lze zapsat jako F=ma
Zákon lze chápat dvojím způsobem:
Působí-li na těleso o hmotnosti m výsledná síla o velikosti F, těleso bude zrychlovat se zrychlením o velikosti a ve směru shodném se směrem působící síly, zrychluje-li podložka zrychlením a v soustavě spojené s podložkou působí na všechny předměty na podložce setrvačná síla o velikosti F ve směru opačném vůči směru zrychlení a.
Zde roli podložky bude hrát ubrus. Na něm je položen talíř o hmotnosti m=300 g. Koeficient tření mezi talířem a ubrusem je roven f=0,2. Adam zatáhl za ubrus tak, že se začal pohybovat se zrychlením a1=1 m⋅s−2. K jeho překvapení se talíř začal pohybovat spolu s ubrusem. Nakreslete obrázek, do kterého šipkami zaznačíte síly, které na talíř působí. Vypočítejte výslednou sílu, která působila na talíř v soustavě spojené s ubrusem. Vypočítejte, jaké musí být nejmenší zrychlení a2, aby setrvačná síla překonala sílu tření, a talíř se vzhledem k ubrusu začal pohybovat.
Borek proto zatáhl za ubrus tak, že zrychloval se zrychlením 3a2. Určete velikost a směr zrychlení a3 talíře v soustavě spojené s ubrusem. I když Borek za ubrus zatáhl dostatečnou silou, talíř se začal pohybovat i vůči stolu. Vypočítejte velikost a směr tohoto zrychlení a3.Pokud jste správně počítali, zrychlení a3 vyšlo nezávislé na zrychlení a2. To by ale mělo znamenat, že k úspěšnému strhnutí ubrusu stačí překonat zrychlení a2. Proč je ale lepší ubrus strhávat co největší silou (s největším zrychlením)?
Správná odpověď:
K vyřešení této úlohy jsou potřebné tyto znalosti z matematiky:
Jednotky fyzikálních veličin:
Téma:
Úroveň náročnosti úkolu:
Související a podobné příklady:
- Jistič
Elektrický jistič vypíná automaticky obvod elektrické sítě 220 V při proudu 6 A. Určete největší výkon v jištěném obvodu - Vláknem
Vláknem žárovky o odporu 400 ohmů procházel proud 500 mA. Jaká je spotřeba žárovky za 5 hodin? - Jak velký 3
Jak velký odpor je potřebné připojit paralelně k odporu 1 ohmu, aby celkový odpor byl 0,6 ohmu? - Tři stejné
Tři stejné rezistory zapojené seriově mají celkový odpor 9 ohmu. Jaký bude jejich celkový odpor při paralelním zapojení? - Topná
Topná spirála vařiče má odpor 70,5 ohmu a je zhotovená z drátu o průměru 0,30 mm dlouhého 9,8 m. Určete rezistivitu materiálu, ze kterého je zhotoven. - V obvodu 2
V obvodu, jsou zapojeny 2 rezistory a prochází jím proud 350 mA. Mezi svorkami prvního rezistoru jsme voltmetrem naměřili napětí 7 V a mezi svorkami druhého rezistoru 10,5 V. Tvým úkolem je nahradit tyto rezistory jedním rezistorem tak, aby zvenku nebyl p - Do obvodu
Do obvodu zapojíme 9V baterii, 2 žárovky paralelně a spínač. První žárovkou prochází po sepnutí spínače proud 0,5 A a nerozvětvenou částí obvodu proud 8 A. Zapojení zakreslete a vypočítejte poměr větví I1 : I2 a poměr odporů žárovek. - Paralelně R+3R
Do obvodu jsme paralelně zapojili dva rezistory, přičemž první má třikrát větší odpor než druhý. Napětí mezi svorkami každého rezistoru je 6 V. Vypočti, jaký proud prochází každou větví, když výsledný odpor obou rezistorů je 15 ohmů. - Elektrického 71254
Ocelové vodiče dálkového vedení elektrického proudu mají průřez 5 cm². Vypočítej odpor ocelového vodiče o délce 2 km, pokud rezistivita oceli je 13*10-8 Ω·m. - Určete 32
Určete proud procházející startérem automobilu, jehož odpor je 60 miliohmů při napětí 12V - Telefonní 5
Telefonní sluchátko má odpor 4000 ohmů. Vypočtěte na jaké napětí je připojeno prochází-li jim proud 2,5mA. - Kirchhoffův zákon
Při napětí 2,5V prochází přes rezistor proud I1= 20mA. Jaké bude napětí na koncích rezistoru, když jím bude procházet proud I2=1,2A? - Ochlazení 58091
Měděný vodič má při teplotě 36°C odpor 2,8Ω. Jakou hodnotu odporu bude mít po ochlazení na -22 °C? - Spirálou
Spirálou elektrického vařiče prochází při napětí 220 V proud 4,4 A Jaký je odpor spirály? - Manganin
Jak dlouhý musí být vodič z manganinu o průměru 0,8mm, aby měl hodnotu 10Ω? - Směrovka
K jakému elektrickému napětí je připojena žárovka směrového světla s odporem 7400 mΩ, pokud jí prochází proud 1,6 A? - Potkávacích 49711
Vlákno žárovky potkávacích světel auta má odpor 5 Ω. Jak velký elektrický proud jí prochází při standardním napětí autobaterie 12 V?