- Stahuj zápisky z přednášek a ostatní studijní materiály
- Zapisuj si jen kvalitní vyučující (obsáhlá databáze referencí)
- Nastav si své předměty a buď stále v obraze
- Zapoj se svojí aktivitou do soutěže o ceny
- Založ si svůj profil, aby tě tví spolužáci mohli najít
- Najdi své přátele podle místa kde bydlíš nebo školy kterou studuješ
- Diskutuj ve skupinách o tématech, které tě zajímají
Studijní materiály
Hromadně přidat materiály
hrw10
BFY2 - Fyzika 2
Hodnocení materiálu:
Vyučující: doc. RNDr. Milada Bartlová Ph.D.
Zjednodušená ukázka:
Stáhnout celý tento materiál10
Sr·ûky
Fyzik Ronald McNair byl jednÌm z astronaut˘, kte¯Ì zahynuli p¯i hav·rii
raketopl·nu Challenger. Byl takÈ nositelem ËernÈho p·sku v karate
a jedin˝m ˙derem dok·zal zlomit nÏkolik betonov˝ch tabulek. P¯i podobn˝ch
uk·zk·ch umÏnÌ karate se nejËastÏji pouûÌvajÌ borovÈ desky nebo betonovÈ
dlaûdice. P¯i ˙deru se proh˝bajÌ a akumulujÌ pruûnou energii do chvÌle,
kdy dos·hne jistÈ meznÌ hodnoty. Pak se zlomÌ. Je p¯ekvapivÈ, ûe energie
nutn· ke zlomenÌ dlaûdice je v porovn·nÌ s meznÌ energiÌ d¯evÏnÈ desky
zhruba t¯etinov·. P¯esto je snaûöÌ zlomit desku. »Ìm to je
?
238 KAPITOLA 10 SRÁŽKY
(a)
(b)
(c)
Obr.10.1 Pojem srážky je velmi široký. (a) Meteorický kráter
v Arizoně má šířku asi 1200 metrů a je 200 metrů hluboký.
(b) Alfa-částice, která se pohybuje zleva doprava (v kolorova-
ném obrázku je její trajektorie vyznačena žlutě) narazí do jádra
dusíku, které bylo zpočátku v klidu. Po srážce se dusíkové já-
dro pohybuje směrem vpravo (červená trajektorie). (c) Náraz
míčku do rakety při tenisovém zápasu trvá zhruba 4 ms. (Po tuto
dobu je míček s raketou v kontaktu). Celková doba trvání všech
srážek v průběhu jednoho setu průměrného zápasu činí pouhou
sekundu.
10.1 CO JE TO SRÁŽKA?
Vhovorové řečirozumímesrážkou*událost,přiníždosebe
narazí nebo o sebe udeří dvě či více různých těles. I když
tuto „definici“ budeme muset později poněkud zpřesnit, je
celkem výstižná a pro běžné situace, k nimž patří například
srážky kulečníkových koulí, údery kladiva na hřebík nebo
havárie automobilů, docela dobře použitelná.
Obr.10.1a zachycuje následky jedné obrovské srážky,
k níž došlo před 20000 let. Ke srážkám dochází prakticky
v celém myslitelném rozsahu velikostí objektů. Můžeme je
sledovat od oblasti světa subatomárních částic (obr.10.1b)
až po kolize doslova „astronomických rozměrů“ u hvězd
a galaxií. Srážky jsou většinou velmi krátké, takže je ob-
tížné jejich průběh pozorovat,i když se třeba týkají objektů
běžných rozměrů. Pozorováníneusnadní ani skutečnost, že
se tělesa při srážkách často výrazně deformují (obr.10.1c).
V dalším textu budeme používat poněkud přesnější
definici srážky:
Srážka je krátkodobý děj, při němž na sebe dvě nebo
i více těles vzájemně působí poměrně značnými silami.
Uvažujeme-li o soustavě těles, mezi nimiž dojde ke
srážce, je třeba umět dobře vymezit dobu před srážkou,
dobu,pokterousrážkaprobíhá,adobuposrážce(obr.10.2).
Pro ilustraci je v obrázku zakresleno ohraničení soustavy
těles, která se účastní srážky. Síly vzájemného působení
těles v průběhu srážky jsou samozřejmě vnitřními silami
soustavy.
vymezení soustavy
před srážkou při srážce po srážce
Obr.10.2 Momentky zachycující soustavu těles při srážce.
Všimněme si, že nová definice srážky, na rozdíl od
vstupní intuitivní charakteristiky, neobsahuje požadavek,
aby tělesa byla v přímém kontaktu,tj. aby do sebe skutečně
udeřila. Za srážku pak můžeme považovat třeba i situa-
ci, kdy kosmická sonda míjí pohybující se velkou planetu
a získává tak vyšší rychlost (tzv. gravitační prak). Sonda
se přitom planety vůbec nedotkne. To však není pro prů-
běh srážky podstatné. Není nutné, aby interakční síly těles
při srážce souvisely výhradně s jejich přímým dotykem.
Mohou to být docela dobře i síly gravitační jako v případě
zmíněné kosmické sondy.
* Dříve se pro srážku užíval termín ráz.
10.2 IMPULZ SÍLY A HYBNOST 239
Mnoho současných fyziků se intenzivně zabývá „hrou
na srážky“. Jejím cílem je získat co nejvíce informací o si-
lách působících během srážky na základě znalosti stavu
částic před srážkou a po ní. Všechny naše dosavadní zna-
losti o světě subatomárních částic jsme získali ze srážko-
vých experimentů. Základními pravidly „hry na srážky“
jsou zákony zachování hybnosti a energie.
10.2 IMPULZ SÍLY A HYBNOST
Jednoduchá srážka
Na obr.10.3 jsou zakresleny dvě stejně velké opačně ori-
entované síly F(t)a −F(t), jimiž na sebe působí dva různé
bodové objekty při jednoduché přímé srážce.
L
P
x
F(t)−F(t)
Obr.10.3 Srážka dvou bodových objektů L a P. Při srážce pů-
sobí těleso L silou F(t) na těleso P a naopak, P působí na L
silou −F(t). Síly F(t) a −F(t) představují akci a reakci. Jejich
velikosti se v průběhu srážky mění, v každém okamžiku jsou si
však rovny.
Vlivem vzájemného silového působení částic dojde ke
změně hybnosti každé z nich. Tato změna závisí nejen na
velikosti sil, ale také na době jejich působeníDelta1t. Odpoví-
dající vztah získáme pomocí druhého Newtonova zákona
například pro těleso P v obr.10.3, zapíšeme-li jej ve tvaru
F = dp/dt:
dp = F(t)dt, (10.1)
kde F(t) je časově proměnná síla. Její možný průběh je
znázorněn na obr.10.4a. Integrací rov.(10.1) v mezích t
i
(okamžik bezprostředně před srážkou) a t
f
(okamžik bez-
prostředně po srážce), určujících časový interval délkyDelta1t,
v němž srážka proběhla, dostáváme
integraldisplay
p
f
p
i
dp =
integraldisplay
t
f
t
i
F(t)dt. (10.2)
Integrací levé strany předchozí rovnice dostáváme změnu
hybnosti p
f
− p
i
tělesa P, k níž při srážce došlo. Výraz na
pravé straně závisí na časovém průběhu interakčních sil
během srážky a nazýváme jej impulzemsíly. Značíme
J =
integraldisplay
t
f
t
i
F(t)dt (impulz síly). (10.3)
Připomeneme-li si interpretaci určitého integrálu z kap.7
(bod 7.1), vidíme, že velikost impulzu síly je číselně rovna
velikosti plochy pod grafem funkceF(t)(obr.10.4a).
tt
t
i
t
f
t
i
t
f
F
FF
J
J
Delta1t Delta1t
F(t)
(a)(b)
Obr.10.4 (a) Časová závislost velikosti proměnné síly F(t),
kterápůsobínatělesoPpř
Vloženo: 18.05.2009
Velikost: 1,68 MB
Komentáře
Tento materiál neobsahuje žádné komentáře.
Copyright 2024 unium.cz