Fyzika – obsah > Mechanika – teorie srozumitelně > První Newtonův pohybový zákon — setrvačnost
Začneme jednoduchým, leč názorným pokusem. Na následujícím pokusu se dají vysvětlit všechny tři Newtonovy pohybové zákony. U tohoto pokusu pak platí víc, než kde jinde, že v jednoduchosti je krása. Pokus demonstruji na papírové krabičce od čaje.
Mějme krabičku, která leží na stole a vůči stolu se nepohybuje.
1. úkol: Nakreslete do obrázku všechny síly, které na krabičku působí.
FG … tíhová síla; síla, kterou je krabička přitahována k Zemi
FP … síla podložky; síla, kterou podložka tlačí zespodu na krabici
Síly jsou stejně velké, ale opačného směru. Výslednice sil působících na těleso je tedy nulová. Krabička se proto nepohybuje (nepadá dolů ve směru tíhové síly, ani neletí nahoru ve směru síly podložky). Tíhová síla je vyznačena silněji, aby bylo vidět, ve kterých místech se síly překrývají.
FV = FG + FP
FV = FG − FP = 0
Nechávám žáky a žákyně, aby sami nakreslili obrázek na tabuli. Často ho nakreslí dobře.
Občas opravím působiště sil.
2. úkol: Krabičku uvedeme strčením do pohybu. Nakreslete všechny síly, které na ni působí, pokud se pohybuje (když už se jí nedotýkáme), než se zastaví.
Nakreslím obrázek krabičky na tabuli a vyberu několik žáků a žákyň, aby do obrázku nakreslili síly. Často od sebe opisují, ale nechám je, a čekám na výsledek. Žákyně a žáci v lavicích se také pokouší kreslit síly. Když síly nakreslí, poděkuji jim a pošlu je sednout si. Všechny obrázky vypadají podobně, zhruba takto:
Poté všechny žáky a žákyně poprosím, aby si obrázek nakreslili. Když mají hotovo, řeknu jim, aby si obrázek přeškrtli (ne „začmárali”, je totiž důležité, aby viděli, co si přeškrtli)
a napsali k němu dva vykřičníky. Vezmu houbu a jednu sílu smažu. Obrázek nyní vypadá následovně.
Žákyně a žáci se začnou bouřit a ptají se, proč jsem sílu smazal.
Přeci ale už víme (z kapitoly O silách), co musí síla splňovat:
Pokud se podíváme na to, co musí síla splňovat, je už jasné, proč jsem „sílu ve směru pohybu” smazal. Nesprávně vyznačená „síla” totiž nemá původ.
Výslednice sil působících na pohybující se krabičku:
FV = FG + FP + Ft
Síly FG a FP se vyruší (jejich pohybové účinky), zbude tak pouze síla Ft. Výslednicí tedy je třecí síla působící proti směru pohybu.
Výsledná síla tedy míří na opačnou stranu, než se předmět pohybuje.
Co tedy krabičku táhne dopředu?
Krabičku táhne dopředu její vlastnost zvaná setrvačnost. Není to síla!
Setrvačnost je tendence tělesa setrvávat v klidu nebo rovnoměrném přímočarém pohybu.
Nyní už můžeme formulovat 1. Newtonův pohybový zákon.
Těleso, na které nepůsobí síly nebo výslednice sil na něj působících je rovna nule,
je v klidu nebo rovnoměrném přímočarém pohybu.
V prvním případě, kdy se krabička po stole nepohybuje, je výslednice sil, které na ni působí, rovna nule – tíhová síla se vyruší se sílou, kterou působí stůl na krabičku.
Těleso setrvává v klidu, platí 1. Newtonův pohybový zákon.
V druhém případě, kdy se krabička na stole pohybuje, je výslednice sil, jak již bylo napsáno výše, síla třecí Ft. Krabička se kvůli setrvačnosti sice chvíli pohybuje, ale nesetrvá v tom pohybu pořád; zastaví se. První Newtonův pohybový zákon tedy neplatí, jelikož výslednice sil působících na těleso, není nulová.
Čím menší by bylo tření mezi krabičkou a stolem, tím dále by krabička „dojela”. Pokud bychom teoreticky zmenšili třecí sílu až na nulu, výslednice sil by také opět byla nula a těleso by se po postrčení pohybovalo rovnoměrným přímočarým pohybem – platil by 1. Newtonův pohybový zákon.
Stáhnout jako PDF [208 kB]
∇ nabla 2010–2023. Fyzika optimalizovaná pro lidi.