Siły w przyrodzie Czyli siła: grawitacji, sprężystości ,oporu, wyporu, tarcia, parcia, i nie tylko

Siła grawitacji

Fc=mg m-masa ,g-siła grawitacji Na co działa Przez kogo odkryta Od czego zależy Wzór na obliczanie Jak jest skierowana Skutki cechy przykłady Jaka jest jej wartość Inna nazwa Działa na każdy przedmiot który posiada masę jest jedyną siłą, zdolną utrzymać w całości Układ Słoneczny czy cały Wszechświat Odkryta przez Izaaka Niutona zależy od masy poszczególnych ciał i od odległości między nimi. Fc=mg m-masa ,g-siła grawitacji Skierowana pionowo w dół Pozytywne: ludzie chodzą po ziemi a nie unoszą się w powietrzu , planety mają swoje gwiazdy negatywne: powstawanie czarnych dziur Najważniejszą cechą grawitacji jest jej powszechność Każdy człowiek stąpający po ziemi , jabłko lub inny owoc spadający z drzewa, każdy upuszczony przedmiot spadający na ziemię  wartość tej siły jest wprost proporcjonalna do masy ciała. inaczej nazywana ciążeniem powszechnym lub siłą ciężkości, lub po prostu przyciąganiem ziemskim

Ciąg dalszy We współczesnej fizyce grawitację opisuje ogólna teoria względności. W codziennym życiu ciążenie objawia grawitacja to odkryta przez Newtona prawidłowość, że każde dwie masy przyciągają się wzajemnie z siłą proporcjonalną do iloczynu wielkości tych mas i odwrotnie proporcjonalną do kwadratu odległości między nimi. Oddziaływanie grawitacyjne ciał jest wzajemne Grawitacja działa tak samo na wszystkie obiekty fizyczne niezależnie od ich natury. Nie można w żaden sposób ani odizolować żadnego obiektu od wpływu ciążenia, ani zakłócić tego wpływu Grawitacja kwantowa - grawitacja opisana z zastosowaniem formalizmu teorii kwantowej. Model oddziaływań grawitacyjnych w bardzo małych skalach przestrzennych. W chwili obecnej jest rozwijanych kilka teorii grawitacji kwantowej, m.in.: teoria strun grawitacja pętlowa

Ciekawostka Legenda głosi, ze w czasie wypoczynku Izaaka Newtona pod jabłonią, spadło na jego głowę jabłko, które uświadomiło mu, że upadek ciał na Ziemię i ruch ciał niebieskich są powodowane tą samą siłą – grawitacją.

ciekawostka  Według legendy Galileusz – odkrywca ,iż siła grawitacji nie zależy od masy ciała przyciąganego obiektu wykonywał pokazy, zrzucając ze szczytu krzywej wieży w Pizie przedmioty. Spuszczał na dół dwa ciężarki, lekki i ciężki, i udowadniał, że spadają w tym samym czasie. To doświadczenie Galileusza było pierwszym dowodem na to, że na wszystkie ciała działa taka sama siła ciężkości, choć wtedy takie pojęcie nie było jeszcze znane. To zjawisko zostało wytłumaczył później Newton.

Czym jest grawitacja Czym jest grawitacja? Zjawisko grawitacji jest spoiwem Wszechświata - jest podstawową siłą działającą pomiędzy dużymi ciałami - w szczególności ciałami niebieskimi. Jest siłą powszechną, obecną w dowolnym zakątku kosmosu.

Oddziaływanie grawitacyjne ciał  Oddziaływanie grawitacyjne ciał jest wzajemne.  Oznacza to, że siła grawitacji działająca na każde ciało ma taką samą wartość, kierunek lecz inne zwroty i punkty zaczepienia. F1 F2

Przykład siły grawitacji Wyrzucona w górę piłka zawsze spada na ziemię dzięki sile grawitacji(ciężkości). Każdy przedmiot w podobnym przypadku spadnie na ziemię. Fc

Przykład siły grawitacji Jabłko spadające z drzewa jest przyciągane przez siłę grawitacji do podłoża Fc

przykład Na stojący na parkingu samochód działa siła grawitacji. Dlatego właśnie pojazd stoi na miejscu. Fc

Siła tarcia

f - współczynnik tarcia N - siła dociskająca Na co działa Co jest powodem jej powstawania Przez kogo odkryta Od czego zależy Wzór na obliczanie Jak jest skierowana skutki przykłady Jaka jest jej wartość Działa na każdy przedmiot w czasie jego przesuwania np. po podłożu powodem jej powstania, jest przesunięcie względem siebie dwóch stykających się powierzchni ,np.(samochód jadący po drodze) odkryta przez Izaaka Newton (III zasada dynamiki Newtona) zależy od wartości siły nacisku i od chropowatości podłoża T = f .N f - współczynnik tarcia N - siła dociskająca Siła tarcia jest skierowana w przeciwną stronę do kierunku ruchu. pozytywne :Ludzie i zwierzęta mogą chodzić a nie np. ślizgać się po podłożu negatywne części w maszynie ocierają się o siebie i to może spowodować ich uszkodzenie Samochód lub inny pojazd jadący po jezdni, człowiek stąpający po podłożu, czy choćby potarcie rąk o siebie Jej wartość jest proporcjonalna do wartości rzeczywistej, powierzchni styku.

ZJAWISKO TARCIA I JEGO SKUTKI TARCIE jest zjawiskiem, które występuje na powierzchniach styku ciał materialnych. Działanie siły tarcia obserwujemy wtedy, gdy próbujemy przesunąć względem siebie stykające się ciała. Tarcie może być: 1)POŚLIZGOWE ]ze względu w jaki sposób jedno ciało przemieszcza się po drugim ciele, 2)TOCZNE ]ze względu w jaki sposób jedno ciało przemieszcza się po drugim ciele, 3)kinetyczne] występuje pomiędzy ciałami które się poruszają, 4] statyczne] występuje po między względnie nieruchomymi ciałami. . Siła tarcia F SIŁA TARCIA JEST NIEZACHOWAWCZA, co oznacza, że praca wykonana przez nią lub przeciwko niej, pomiędzy dwoma ustalonymi punktami, zależy od drogi, jaką obierzemy. SKUTKI TARCIA Bez tarcia ani ludzie ani zwierzęta nie mogliby się poruszać po żadnym podłoży. W przypadku gdy podłoże jest np. oblodzone staramy się zwiększyć siłę tarcia przez np. włożenie butów o bardziej chropowatej powierzchni. W przypadku jednak gdy współpracujące ze sobą części maszyn trą o siebie ma to skutek negatywny i aby zmniejszyć tarcie smaruje się poszczególne części smarem czy olejem.

PRZYKŁAD SIŁY TARCIA

Tarcie kinetyczne Na toczącą się kulę działa tarcie kinetyczne. TARCIE KINETYCZNE- jest to tarcie zewnętrzne występujące pomiędzy ciałami, które się poruszają. Zależy od ~wartości siły dociskającej ciała do siebie ~rodzaju powierzchni ciał trących o siebie

TARCIE STATYCZNE TARCIE STATYCZNE- jest to tarcie zewnętrzne pomiędzy wzajemnie nieruchomymi ciałami. Przejawia się ono w tym, że w celu uzyskania względnego przesuwania dwóch ciał statycznych do jednego z nich trzeba przyłożyć siłę zewnętrzną. Kiedy podnosimy rękami dowolny ciężar np. piłkę to używamy tarcia statycznego: ręce nie poruszają się względem ciężaru, który podnoszą.

Tarcie toczne Tarcie toczne (nazywane również oporem toczenia) - opór ruchu występujący przy toczeniu jednego ciała po drugim. Występuje np. pomiędzy elementami łożyska tocznego, między oponą a nawierzchnią drogi. Zwykle tarcie toczne jest znacznie mniejsze od tarcia ślizgowego występującego między ciałami stałymi, dlatego toczenie jest częstym rodzajem ruchu w technice. Siła tarcia tocznego zależy od dwóch elementów: rodzaju trących powierzchni promienia toczonego koła, kuli

Tarcie poślizgowe  SIŁA HAMUJĄCA ciało ślizgające się po podłożu o kierunku takim samym, a zwrocie przeciwnym niż prędkość ruchu ciała względem podłoża. Jej wartość nie zależy od wielkości powierzchni styku ciała z podłożem, ani od prędkości ciała (lub tylko w niewielkim stopniu). Wartość siły tarcia poślizgowego jest proporcjonalna do wartości siły nacisku ciała na podłoże: Klocek toczący się po stole: gdy wprawimy klocek w ruch będzie się toczył , jego szybkość będzie malała ,a z czasem zupełnie się zatrzyma

Siła wyporu

działa na ciało zanurzone w cieczy, płynie lub gazie Na co działa Co jest powodem jej powstawania Przez kogo odkryta Od czego zależy Wzór na obliczanie Jak jest skierowana skutki przykłady Jaka jest jej wartość Powodem powstawania siły wyporu jest fakt, że ciśnienie w płynie zmienia się wraz z głębokością – im głębiej tym większe ciśnienie. odkryta przez Archimedesa w III w. zależy od przyspieszenia ziemskiego, gęstości cieczy oraz objętości ciała w niej zanurzonego. p- ciecz, V-objętość ciała zanurzonego lub jego zanurzonej części ,g- siła grawitacji F=pVg skierowana jest pionowo w górę zawsze przeciwko sile ciężkości(grawitacji) skutkiem jest np. to że, statki czy inne przedmioty pływają po powierzchni zamiast opadać na dno  W cieczy :statki pływające po powierzchni – siła wyporu równoważy siłę ciężkości łodzie podwodne w gazach :balony, sterowce -siła ta jest równa wartości ciężaru cieczy wypartej przez ciało zanurzone w cieczy

przykład

przykład Balon wnosi się na pewnej wysokości dzięki sile wyporu, siła ta więc jest obecna gdy mamy do czynienia z przedmiotami zanurzonymi w gazie! Fw

przykład Statek dzięki sile wyporu nie zanurza się lecz pływa na powierzchni. Fw Siła wyporu

CIEKAWOSTKA Legenda głosi, że Archimedes sformułował prawo siły wyporu wchodząc do wanny pełnej wody, po czym wybiegł nago na ulicę krzycząc Eureka! (Heureka, gr. ηὕρηκα - "znalazłem"). 

Siła nośna

Co jest powodem jej powstawania Na co działa Co jest powodem jej powstawania Przez kogo jest odkryta Od czego zależy Wzór na obliczanie Jak jest skierowana skutki przykład Jaka jest jej wartość  działa na ciało poruszające się w ośrodku ciągłym,  powstaje gdy ciało poruszające się względem płynu zmienia całkowitą ilość ruchu ( pęd ) otaczającego to ciało płynu w kierunku prostopadłym do tego ruchu. Siła ta jest bezpośrednio wynikiem ciśnień, występujących na powierzchni ciał Przez Daniela Bernoulli w 1738 roku. Zależy od szybkości ciała względem powietrza lub szybkości powietrza względem ciała Pz – wytworzona siła nośna (kG);Cz – współczynnik siły nośnej; ρ – gęstość płynu; S – powierzchnia skrzydła (m²) V – prędkość ciała względem płynu (m/s) skierowana jest do góry i równoważy się siłę ciężkości Szkodliwe. Na przykład kominy na Wyspach Brytyjskich, gdzie częste są silne wiatry, mają specjalne spiralne kołnierze z blachy, aby uniknąć pulsującej siły mogącej rozkołysać komin. Przydatne np. lecący samolot np. na skrzydła i usterzenie samolotu, łopaty śmigła na żagiel jachtu, jego ster, , na łopatki turbin i sprężarek. Działa na lecące pociski i rakiety Siła nośna jest wprost proporcjonalna do prędkości samolotu, więc im szybciej lecimy tym lepiej dla nas.

Przykład siły nośnej F

PRZYKŁAD F

PRZYKŁAD F

Siła sprężystości

Fs=kx Działa na każde ciało w czasie jego odkształcania Na co działa Co jest powodem jej powstawania Przez kogo jest odkryta Od czego zależy Wzór na obliczanie Jak jest skierowana skutki przykład Jaka jest jej wartość Działa na każde ciało w czasie jego odkształcania Powodem jej powstawania jest odkształcanie ciał gdyż dąży ona do przywrócenia ciału jego początkowych rozmiarów i kształtów. Jest to siła która przywraca dawny kształt ciałom przez Izaaka Newtona (I zasada dynamiki Newtona) zależy od ciężaru ciała na które oddziałuje i od wielkości odkształcenia. x – odkształcenie F – siła sprężystości Fs=kx k – stała sprężystości Skierowana w górę przeciw sile ciężkości Ciała po odkształceniu wracają do swojej pierwotnej postaci Kopnięcie piłki , rozciąganie sprężyny, ściskanie gąbki , rozciąganie gumki do włosów lub innych przedmiotów Wartość tej siły jest wprost proporcjonalna do odkształcenia.

PRZYKŁAD Siła sprężystości- siła pojawiająca się w ciele przy jego odkształceniu. Dąży ona do przywrócenia ciału jego początkowych rozmiarów i kształtów F

PRZYKŁAD

PRZYKŁAD Podczas kopania piłki również działa siła sprężystości , która powoduje że piłka nie traci swego kształtu F

siła parcia

Na co działa Co jest powodem jej powstawania Przez kogo jest odkryta Od czego zależy Wzór na obliczanie Jak jest skierowana skutki przykład Jaka jest jej wartość działa na powierzchnię ciał zanurzonych w płynach (cieczach, gazach) ---------------------------------------------------- Pascal (prawo Pascala) Przy ciśnieniu p od wielkości powierzchni S Im większa jest powierzchnia, tym większa siła parcia będzie na nią działać ze strony płynu F parcia – siła parcia p – ciśnienie płynu S  – pole powierzchni F=ps skierowane prostopadle do powierzchni.  -------------------------------------------------------- Pompowanie piłki , przesuwanie tłoku napełnionej strzykawce , pompowanie balonu jest proporcjonalna zarówno do ciśnienia płynu, jak i do powierzchni.

przykład Im większy jest żagiel jachtu, tym silniejsze napędzające działanie wiatru, jako że parcie powietrza na żaglowanie stanowi napęd statków żaglowych.

przykład F1 F2

przykład Pompowanie balonu

SIŁA OPORU POWIETRZA

Na wszystkie obiekty ,które są w ruchu Na co działa Co jest powodem jej powstawania Przez kogo jest odkryta Od czego zależy Wzór na obliczanie Jak jest skierowana skutki przykład Jaka jest jej wartość Na wszystkie obiekty ,które są w ruchu ------------------------------------------- ------------------------------------------- Od szybkości ciała poruszającego się w powietrzu i jego kształtu g – gęstość powietrza w kg/m3             A – pole powierzchni czołowej w m             V – prędkość w km/h P= 0,5* Cx *g*A*V2   Skierowana przeciwnie do poruszającego się ciała Zmniejszenie szybkości ciała Jadący samochód , lecący balon . Biegnący człowiek ---------------------------------------------

Na jadący samochód działa siła oporu powietrza przykład Na jadący samochód działa siła oporu powietrza Fop

Na lecący balon działa siła oporu powietrza przykład Na lecący balon działa siła oporu powietrza Fop

Na biegnącego konia działa siła oporu powietrza przykład Na biegnącego konia działa siła oporu powietrza Fop

KONIEC Paulina Ż. kl. IIb