1 Materiały pochodzą z Platformy Edukacyjnej Portalu www.szkolnictwo.pl Wszelkie treści i zasoby edukacyjne publikowane na łamach Portalu www.szkolnictwo.pl mogą być wykorzystywane przez jego Użytkowników wyłącznie w zakresie własnego użytku osobistego oraz do użytku w szkołach podczas zajęć dydaktycznych. Kopiowanie, wprowadzanie zmian, przesyłanie, publiczne odtwarzanie i wszelkie wykorzystywanie tych treści do celów komercyjnych jest niedozwolone. Plik można dowolnie modernizować na potrzeby własne oraz do wykorzystania w szkołach podczas zajęć dydaktycznych.

2

3 SPIS TREŚCI Pamiętaj – krótkie przypomnienie I zasada dynamiki newtona (zasada bezwładności) Bezwładność ciał Układy odniesienia – dodatkowo II zasada dynamiki Newtona Siła ciężkości a ciężar ciała Zadania III zasada dynamiki Newtona Podsumowanie Sprawdź 3

4 Oddziaływanie ciał jest zawsze wzajemne. W oddziaływaniu biorą udział co najmniej dwa ciała Miarą wzajemnego oddziaływania ciał jest siła. Siła jest wielkością fizyczną wektorową. Posiada następujące cechy: Wartość Punkt przyłożenia Kierunek działania Zwrot Wartość – określa czy siła jest duża, czy mała Punkt przyłożenia – punkt, w którym siła przyłożona jest do ciała Kierunek działania – prosta, wzdłuż której działa. Kierunek działania może być: pionowy, poziomy, skośny Zwrot - przy określonym kierunku siła może mieć zwrot: w prawo, w lewo, do góry, do dołu, skośnie lewo – dół itp. PAMIĘTAJ

5 Siłę F w nazywamy siłą wypadkową. Siła wypadkowa to siła, która zastępuje działanie kilku sił przyłożonych do tego samego ciała. Siłę F w nazywamy siłą wypadkową. Siła wypadkowa to siła, która zastępuje działanie kilku sił przyłożonych do tego samego ciała. Dwie siły F 1 i F 2 równoważą się wzajemnie gdy mają ten sam punkt przyłożenia, taką samą wartość, działają wzdłuż jednej, ale mają przeciwne zwroty Fw = 0N Siły z jakimi oddziaływają na siebie dwa ciała mają taką samą wartość, kierunek i przeciwne zwroty, lecz nie równoważą się wzajemnie, gdyż oddziaływają na różne ciała ( różne punkty przyłożenia)

6 I ZASADA DYNAMIKI NEWTONA (ZASADA BEZWŁADNOŚCI) Jeżeli na ciało nie działa żadna siła lub działające siły równoważą się (siła wypadkowa jest równa zero), to ciało pozostaje w spoczynku lub porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym. Siła napędu równoważy wszystkie siły oporów ruchu. Siła sprężystości równoważy siłę ciężkości W języku matematyki możemy to prawo zapisać w postaci wektorowej (siła jest wektorem: posiada wartość, kierunek działania i zwrot): Jeżeli wtedy W zgodzie z pierwszą zasadą dynamiki ciało nie tylko nie zmienia wartości prędkości ale także musi poruszać się po linii prostej. Za zmianę kierunku i zwrotu prędkości jest odpowiedzialna siła (tak samo jak za zmianę wartości prędkości).

7 Auto o masie 1200 kg, wyposażone w silnik o mocy 60 kW, jedzie po poziomej szosie ze stałą prędkością o wartości 80 km/h Auto używa tylko części mocy maksymalnej, tak że można oszacować, że siła napędzająca auto ma wartość 1000 N. Oblicz wartość siły oporu ruchu działającej na to auto Rozwiązanie Najistotniejsze informacje to: - wartość prędkości auta jest stała, - podana jest wartość siły napędzającej: Fn = 1000 N. Z I zasady dynamiki Newtona wynika, że wartość siły oporu ruchu ma tę samą wartość co siła napędzająca auto Fo = 1000 N. Jeśli wierzysz (a Newtonowi wypada wierzyć) w słuszność pierwszej zasady dynamiki, to wiesz, że gdy łódź podwodna płynie prosto przed siebie ze stałą prędkością, to dodane do siebie siły:  opór wody,  siła wyporu,  ciężar łodzi,  ciąg silników muszą dać siłę wypadkową, której wartość wynosi ???

8 Bezwładność ciał I zasada dynamiki Newtona opisuje pewną właściwość wszystkich ciał w ogóle. Właściwość tą nazywamy bezwładnością ciał. Jeśli mówimy, że ciało jest bezwładne, rozumiemy przez to, że posłuszne jest I zasadzie Newtona. A więc jeśli ciało jest w spoczynku, to bez działania siły w spoczynku pozostanie. Jeśli jest w ruchu to bez działania siły ani nie zwiększy swej prędkości ani nie zmniejszy. Nie zmieni też kierunku ruchu. Bezwładność jest cechą ciała, ale nie jest wielkością fizyczną ( nie można zadać pytania – ile wynosi bezwładność?). Wielkością związaną z bezwładnością jest masa ciała. Ciało o większej masie ma większą bezwładność.

9 Bezwładność ciał wykorzystujemy np. podczas otrząsania błota z butów, trzepania dywanów. Gdy siedzimy na wirującej karuzeli siła bezwładności (nazywana w tym przypadku "siłą odśrodkową") wypycha nas i przedmioty przez nas trzymane na zewnątrz okręgu. Zaobserwuj swoje odczucia :  podczas gdy rusza i hamuje winda  podczas jazdy autobusem ( ruszanie, hamowanie, zmiana kierunku ruchu) „Tramwaj ruszył z całych sił, popadali wszyscy w tył. Tramwaj stanął – co za cud, popadali wszyscy w przód.” „Tramwaj ruszył z całych sił, popadali wszyscy w tył. Tramwaj stanął – co za cud, popadali wszyscy w przód.” Na podłodze pociągu stoi wózek. Jak zachowa się, gdy pociąg ruszy a jak gdy zacznie hamować? Gdy pociąg rusza na wagon działa siła wywierana przez parowóz, ale nie działa na wózek, który pozostaje nieruchomy. Podłoga wagonu przesuwa się w kierunku następnej stacji ( wrażenie, że wózek przesuwa się do tyłu). Podczas hamowania na wózek nie działała żadna siła, więc zachowuje on swoją prędkość ( wrażenie, że wózek przesuwa się do przodu).

10 UKŁADY ODNIESIENIA Gdy nie działa siła zewnętrzna: -w układzie inercyjnym ciało będące w spoczynku w nim pozostaje, jeśli wcześniej się poruszało ruchem jednostajnie prostoliniowym porusza się bez zmian. UKŁAD NIEINERCYJNY - układ odniesienia jest w ruchu zmiennym (porusza się z przyspieszeniem) Siły bezwładności działają jedynie w układzie nieinercjalnym. Są to siły pozorne, ponieważ nie pochodzą one od żadnego ciała, więc nie posiadają źródła. UKŁAD INERCYJNY -układ ten nie posiada przyspieszenia

11 Jeżeli na ciało działa stała, niezrównoważona siła, to ciało porusza się z przyspieszeniem o stałej wartości. Przyspieszenie (opóźnienie) jest wprost proporcjonalne do wartości działającej siły, a odwrotnie proporcjonalne do masy ciała (a = F/m). II ZASADA DYNAMIKI NEWTONA Druga zasada dynamiki zawiera w sobie informację, że zmiana prędkości ruchu (zmniejszanie, zwiększanie, zmiana kierunku i zwrotu prędkości jak np. w ruchu krzywoliniowym) następuje dopiero pod wpływem działania na ciało wypadkowej siły. Matematyczną postać tego prawa przedstawia się w postaci wzoru: a - przyspieszenie (ciało przyspiesza na określonym kierunku w jedną ze stron tego kierunku). F - siła wypadkowa (siła ta działając na ciało nadaje mu przyspieszenie zgodne z kierunkiem i zwrotem swego działania; 1/m - odwrotność masy czyli nasz współczynnik proporcjonalności. a - przyspieszenie (ciało przyspiesza na określonym kierunku w jedną ze stron tego kierunku). F - siła wypadkowa (siła ta działając na ciało nadaje mu przyspieszenie zgodne z kierunkiem i zwrotem swego działania; 1/m - odwrotność masy czyli nasz współczynnik proporcjonalności.

12 Definicja jednostki siły Korzystając z II zasady dynamiki, definiujemy jednostkę siły w układzie SI. Jednostką siły jest 1 niuton (1 N) - jest to siła, która masie jednego kilograma nadaje przyspieszenie 1 m/s 2. Od tego jak wektor siły wypadkowej F w jest położony względem wektora prędkości a zależy jak porusza się ciało. Jeśli wektory są do siebie przeciwnie skierowane to ciało porusza się ruchem jednostajnie opóźnionym. Gdy te wektory mają zgodny zwrot, ciało porusza się ruchem jednostajnie przyspieszonym.

13 Siłę z jaką Ziemia przyciąga dane ciało, nazywamy siłą ciężkości. Jest ona równa sile grawitacji F g. Siła ciężkości powoduje spadanie wszystkich ciał na powierzchnię Ziemi Wartość siły ciężkości jest wprost proporcjonalna do masy ciała m: F g = mg gdzie: m- masa ciała, g – przyspieszenie ziemskie, które zależy od szerokości geograficznej i wynosi 9,83 m/s 2 na biegunie, 9,78 m/s 2 na równiku i 9,81 m/s 2 w naszej szerokości geograficznej. !!!Siła ciężkości różni się od ciężaru ciała punktem przyłożenia. Siła ciężkości przyłożona jest do ciała w jego środku ciężkości, natomiast ciężar ciała przyłożony jest do podłoża lub do punktu zawieszenia.

14 Stosunek sił działających na dwa ciała A i B wynosi F 1 :F 2 = k, a stosunek przyśpieszeń tych ciał a 1 :a 2 = n. Oblicz stosunek mas tych ciał. Dane: F 1 /F 2 = k a 1 /a 2 = n m 1 /m 2 = ? Na wagonik kolejki liniowej o masie m = 400kg lina działa stałą siłą o wartości F = 400N. Wagonik porusza się po linii prostej. Oblicz szybkość osiągniętą po czasie t = 5s, jeśli V 0 = 0m/s. Wagonik osiągnął prędkość 5 m/s.

15 v k = 0 v l Pocisk o masie 10g poruszający się z prędkością 200 m/s wbija się w deskę na głębokość 4cm. Zakładając, że ruch pocisku jest jednostajnie opóźniony, oblicz siłę działającą na pocisk Dane: m = 10g = 0,01 kg s = 4 cm = 0,04 m vp = 200 m/s v k = 0 m/s F = ? Obliczmy a: s = at 2 /2 ► a =2s/t 2 Ze wzoru na prędkość wyznaczamy t: v k = v p – atv k = 0 m/s ► t = v p /a Siła oporu drewna wynosiła 5kN

16 III ZASADA DYNAMIKI NEWTONA ( ZASADA AKCJI - REAKCJI) Jeżeli na ciało A działa ciało B z siłą F BA, to ciało A działa na ciało B z siłą F AB, Siły te są równe co do wartości, wektory tych sił mają jednakowy kierunek i przeciwny zwrot. Nie równoważą się ponieważ mają różne punkty przyłożenia. Siły te, choć mają taką samą wartość, działają wzdłuż jednej prostej, mają zwroty przeciwne to nie równoważą się, gdyż każda przyłożona jest do innego ciała.!!! Trzecia zasada dynamiki mówi o wzajemności oddziaływań. Słusznie nazywa się ją zasadą akcji i reakcji gdyż, mówi ona nam że źródłem siły działającej na ciało jest zawsze inne ciało. Ciała zawsze działają na siebie wzajemnie, co nazywamy akcją i reakcją lub działaniem i przeciwdziałaniem.

17 F - siła działająca na sprężynę siłomierza, -F - siła reakcji sprężyny działająca na ciało. Ciało działa na sprężynę siła F co wywołuje reakcję w postaci siły -F, z jaką sprężyna działa na to ciało F - siła działająca na sprężynę siłomierza, -F - siła reakcji sprężyny działająca na ciało. Ciało działa na sprężynę siła F co wywołuje reakcję w postaci siły -F, z jaką sprężyna działa na to ciało Siła wymuszająca ruch powstaje dzięki "odpychaniu się" rakiety od gazów wylotowych powstających w komorze spalania silnika odrzutowego. Gazy te poruszają się w jedną stronę, a rakiet, czy samolot - w przeciwną. Biegacz porusza się w ten sposób, że działa na podłoże siłą F, a to wywołuje reakcję w postaci siły F = -F powodującej jego ruch

18

19 Zjawisko zachowania prędkości ciała, gdy nie działają na nie żadne inne ciała lub gdy działania innych ciał równoważą się, nazywamy …………………..lub……………………………………. Ciało, które w wyniku oddziaływania z innym ciałem uzyskało większą szybkość jest ………………. bezwładne Przyspieszenie ciała o pewnej masie jest ………………do wypadkowej sił działających na to ciało. To stwierdzenie stanowi treść …………………………. Siły wzajemnego oddziaływania dwóch ciał mają …………………wartości …………….kierunek, przeciwne zwroty i są przyłożone……………………. Stwierdzenie to nosi nazwę ……………………… Zwane jest również zasadą akcji ………………..

20 Bibliografia „ Fizyka dla gimnazjum” Rozenbajgier „ Nauczanie fizyki” H. Bonecki http://merkuryusz.com http://www.fizykon.org