Lekce III / 05 - Těžiště 2

Cíl lekce:

Žáci se naučí pojmy energie, síla a těžiště. Zjistí, teoreticky i prakticky, jak dochází k přenosu sil, a také kde se nachází těžiště těles, co je to rovnováha, a jak se dostávají tělesa do tzv. rovnovážné polohy.

Zeptejte se Vašich dětí:

Může docházet k přenosu energie?
Kdy je těleso v rovnováze?
Co je těžiště a kde se nachází?
Jak se nazývá bod (hmotný střed), jehož podepřením dostaneme těleso do rovnováhy?
K čemu slouží těžiště?
Jak se nazývají čáry, pomocí nichž lze určit těžiště tělesa?

Energie

Energie je fyzikální veličina, která bývá charakterizována jako schopnost hmoty (látky nebo pole) konat práci. Zákon zachování energie říká, že energie se může měnit z jednoho druhu na jiný, nelze ji vytvořit ani zničit, v izolované soustavě však její celkové množství zůstává stejné. Proto součet velikosti práce, které těleso nebo pole vykoná, a vydaného tepla se rovná úbytku jeho energie, která se přemění v jinou formu.

Druhy energie
Obrázky Decorative Sun od ivak [Public Domain]; Volcano od Scout [Public Domain];
water-dam od Bluesnap [Public Domain]; Colorized group of trees od eady [Public Domain];
Wind turbine od davidoclub [Public Domain]

Síla

Síla je fyzikální veličina, která vyjadřuje míru vzájemného působení těles. Síla se projevuje statickými účinky – je příčinou deformace těles – a dynamickými účinky – je příčinou změny pohybového stavu tělesa, např. uvedení tělesa z klidu do pohybu nebo naopak, či změny velikosti nebo směru rychlosti tělesa. Taková změna je vždy podmíněna působením jiných těles, ať už přímým dotykem (nárazem, třením, tažením, tlačením) nebo prostřednictvím silového pole. Toto působení je v Newtonově mechanice spojováno s existencí síly působící mezi oběma interagujícími tělesy.

V klasickém pojetí síly se silové působení uskutečňuje buď přímým stykem, nebo silovým polem „na dálku“. Přímý styk nastává, pokud se působící tělesa vzájemně dotýkají. Příkladem může být tlačení jednoho tělesa druhým nebo odraz jednoho tělesa od druhého. „Na dálku“ na sebe tělesa působí prostřednictvím silového pole a tělesa se nedotýkají. Příkladem může být silové působení mezi dvěma magnety nebo gravitační přitahování.

Silové působení
Obrázek pulling-cart od Nemo [Public Domain], via Pixabay

Těžiště

Těžiště (hmotný střed) je působiště tíhové síly působící na těleso. Těžiště zavádíme jako působiště výslednice tíhových sil působících na jednotlivé části tělesa v tíhovém poli (nebo také můžeme říct, že je to bod, vůči němuž je výsledný moment působících tíhových sil nulový). Hmotný střed je bod, který je pevně určen tvarem tělesa a rozložením hustoty.

Těžiště je takový bod, že působení tíhové síly na něj má stejný účinek jako působení na celé těleso. Má-li být těleso podepřeno (nebo zavěšeno) v jednom bodě tak, aby tíhová síla byla vyrovnána, pak svislá těžnice musí procházet bodem podepření nebo závěsu.

Těžiště lidského těla
Obrázky winking boy od johny_automatic; bodybuilder od frankes;
Glamorous Lady Dancing od Merlin2525; NetworkEngineerBaby od TomBrough;
(upraveno)[Public Domain], via openclipart.org

Rovnováha

Rovnováha je stav, kdy na těleso působí více sil, ale jejich výslednice je nulová a výsledný moment sil vzniklý složením všech momentů sil je rovněž nulový.

Rovnovážný stav
Obrázek bunch of nails balance od FRE Lens [CC BY-SA 2.0], via Flickr

Pokud vás téma zaujalo a chcete se dozvědět více: