Fizyka
Siły, siła wypadkowa i III zasada dynamiki Newtona
autor: Milecznia
Poznasz cechy siły, jej rodzaje oraz sposoby wyznaczania siły wypadkowej. Nauczysz się rozpoznawać siły równoważące się i odróżniać je od pary sił akcji i reakcji.
Podcast
Ładuję…
1.Siła
Siła jest miarą oddziaływania między ciałami. Oznacza się ją literą .
2.Jednostka siły
Jednostką siły jest niuton, oznaczany symbolem .
3.Pomiar siły
Do pomiaru wartości siły służy siłomierz.
4.Siła jako wielkość wektorowa
Siłę opisują cztery cechy: wartość, kierunek, zwrot i punkt przyłożenia. Na rysunku przedstawia się ją strzałką.
5.Wartość siły i punkt przyłożenia
Wartość określa, jak duża jest siła. Punkt przyłożenia wskazuje miejsce, w którym siła działa na ciało.
6.Kierunek a zwrot siły
Kierunek określa prostą, wzdłuż której działa siła, np. poziomą lub pionową. Zwrot wskazuje stronę w tym kierunku, np. w prawo albo w lewo. Siły mogą mieć ten sam kierunek, ale przeciwne zwroty.
7.Siła grawitacji
Siłę grawitacji oznacza się . Przy powierzchni Ziemi działa pionowo w dół, a więc prostopadle do poziomej powierzchni.
8.Siła sprężystości
Siła sprężystości jest jednym z rodzajów sił. Można oznaczać ją symbolem .
9.Siła napędu
Siła napędu jest jednym z rodzajów sił działających na poruszające się ciało. Jej nazwę można zaznaczyć odpowiednim indeksem przy symbolu .
10.Siła tarcia
Siła tarcia jest związana z powierzchnią styku ciał. Działa wzdłuż tej powierzchni i jest oznaczana .
11.Siła oporu
Siła oporu jest skierowana przeciwnie do kierunku ruchu ciała. Można oznaczać ją symbolem .
12.Oznaczenia różnych sił
Siły można rozróżniać przez numerowanie, np. , , lub przez indeks wskazujący rodzaj siły, np. dla siły grawitacji.
13.Siła wypadkowa
Siła wypadkowa zastępuje inne siły działające na to samo ciało. Oznacza się ją .
14.Składanie sił
Składanie sił polega na wyznaczaniu ich siły wypadkowej. Trzeba uwzględnić nie tylko wartości sił, lecz także ich kierunki i zwroty.
15.Wypadkowa sił o tym samym kierunku i zwrocie
Wartości dwóch sił o tym samym kierunku i zwrocie dodaje się: . Wypadkowa ma ich wspólny kierunek i zwrot.
16.Wypadkowa sił o przeciwnych zwrotach
Gdy dwie siły mają ten sam kierunek i przeciwne zwroty, od większej wartości odejmuje się mniejszą. Jeśli , to .
17.Zwrot wypadkowej sił o przeciwnych zwrotach
Jeżeli dwie siły mają ten sam kierunek, przeciwne zwroty i różne wartości, wypadkowa ma zwrot siły o większej wartości.
18.Równe siły o przeciwnych zwrotach
Dwie siły działające na jedno ciało, mające ten sam kierunek, przeciwne zwroty i równe wartości, dają wypadkową .
19.Siły o różnych kierunkach
Sił o różnych kierunkach nie składa się przez samo dodawanie lub odejmowanie ich wartości. Można wyznaczyć ich wypadkową graficznie, stosując zasadę równoległoboku.
20.Zasada równoległoboku
Dwa wektory sił rysuje się ze wspólnego początku, a następnie buduje równoległobok, którego są sąsiednimi bokami. Jego przekątna wychodząca ze wspólnego początku przedstawia wypadkową.
21.Skala na rysunku sił
Długości strzałek przedstawiają wartości sił w przyjętej skali. Wartość wypadkowej odczytuje się, przeliczając długość jej strzałki zgodnie z tą samą skalą.
22.Siły równoważące się
Siły działające na jedno ciało równoważą się wtedy, gdy ich siła wypadkowa wynosi .
23.Zerowa wypadkowa a spoczynek
Jeżeli ciało spoczywa i działające na nie siły się równoważą, pozostaje w spoczynku.
24.Zerowa wypadkowa a ruch
Zerowa siła wypadkowa nie oznacza, że ciało musi się zatrzymać. Ciało poruszające się może nadal poruszać się ze stałą prędkością w tym samym kierunku.
25.Wzajemność oddziaływań
Oddziaływania między ciałami są wzajemne: jeżeli jedno ciało działa siłą na drugie, drugie również działa siłą na pierwsze.
26.III zasada dynamiki Newtona
Jeżeli ciało A działa siłą na ciało B, to ciało B działa na ciało A siłą o tej samej wartości i kierunku, lecz o przeciwnym zwrocie.
27.Siła akcji i siła reakcji
Dwie siły wzajemnego oddziaływania nazywa się siłą akcji i siłą reakcji.
28.Wartości i zwroty sił akcji i reakcji
Siły akcji i reakcji mają zawsze równe wartości, ten sam kierunek i przeciwne zwroty.
29.Ciała, na które działają akcja i reakcja
Siła akcji działa na jedno ciało, a siła reakcji na drugie. Są to siły przyłożone do różnych ciał.
30.Akcja i reakcja a równoważenie sił
Siły akcji i reakcji nie równoważą się, ponieważ działają na różne ciała. Siły równoważące się muszą działać na to samo ciało.
Notatka
Siła i jej cztery cechy
Siła opisuje oddziaływanie między ciałami. Zapisuje się ją symbolem , jej wartość podaje w niutonach, a mierzy za pomocą siłomierza.
Siła jest wielkością wektorową, dlatego liczba z jednostką nie stanowi jej pełnego opisu. Trzeba również wskazać sposób i miejsce jej działania.
- Wartość mówi, jak duża jest siła.
- Kierunek określa prostą, wzdłuż której siła działa.
- Zwrot wskazuje jedną z dwóch stron w danym kierunku.
- Punkt przyłożenia określa miejsce działania siły na ciało.
Na rysunku siłę przedstawia strzałka. Jej początek wskazuje punkt przyłożenia, ułożenie pokazuje kierunek, a grot - zwrot. Przy przyjętej skali długość strzałki przedstawia wartość siły.
Ważne
Kierunek i zwrot to różne cechy: strzałki w prawo i w lewo mają ten sam kierunek poziomy, ale przeciwne zwroty.
Rodzaje sił i ich oznaczenia
Indeks przy symbolu pomaga rozpoznać rodzaj siły. Można też numerować siły jako , , , gdy trzeba odróżnić kilka oddziaływań.
- Siła grawitacji przy powierzchni Ziemi działa pionowo w dół, prostopadle do poziomej powierzchni.
- Siła sprężystości może być oznaczana .
- Siła napędu jest związana z napędzaniem ciała.
- Siła tarcia działa wzdłuż powierzchni styku ciał.
- Siła oporu ma zwrot przeciwny do ruchu ciała.
Nazwy sił pomagają ustalić, jakie oddziaływania należy uwzględnić. Przed obliczeniem wypadkowej trzeba wskazać, które z tych sił działają na rozpatrywane ciało.
Wypadkowa sił o wspólnym kierunku
Siła wypadkowa zastępuje łączne działanie innych sił na jedno ciało. Oznacza się ją . Sposób obliczenia zależy od wzajemnego ustawienia sił.
Przy zgodnych zwrotach wartości dwóch sił dodaje się: . Wypadkowa ma ten sam kierunek i zwrot co obie siły.
Przy przeciwnych zwrotach od większej wartości odejmuje się mniejszą. Jeżeli , stosuje się zapis . Zwrot wyniku jest taki jak zwrot większej siły.
Przykład
Siła w prawo i siła w lewo dają wypadkową w prawo.
Jeśli wartości sił o przeciwnych zwrotach są równe, różnica wynosi . W takim przypadku nie ma niezerowego wektora wypadkowej, któremu należałoby przypisać zwrot.
Składanie sił zasadą równoległoboku
Gdy siły mają różne kierunki, samo dodanie lub odjęcie ich wartości nie uwzględnia ich ustawienia. Wypadkową można wtedy wyznaczyć graficznie, korzystając z zasady równoległoboku.
- Narysuj oba wektory sił ze wspólnego początku, zachowując ich kierunki, zwroty i wartości w jednej skali.
- Potraktuj wektory jako dwa sąsiednie boki równoległoboku.
- Dorysuj pozostałe boki równolegle do odpowiednich wektorów.
- Poprowadź przekątną od wspólnego początku do przeciwległego wierzchołka.
Ta przekątna przedstawia wektor wypadkowej: jej ułożenie określa kierunek, a zwrot biegnie od wspólnego początku ku przeciwległemu wierzchołkowi. Wartość siły odczytuje się z długości przekątnej za pomocą skali rysunku.
Do przeliczenia długości przekątnej należy użyć tej samej skali, w której narysowano obie siły składowe.
Równoważenie sił a ruch ciała
Siły równoważące się działają na jedno ciało i mają zerową wypadkową. Dla dwóch sił o wspólnym kierunku oznacza to równe wartości oraz przeciwne zwroty.
Na przykład dwie poziome siły po , skierowane przeciwnie i przyłożone do tego samego ciała, dają . Obie siły nadal działają, mimo że ich łączny efekt się równoważy.
Zapamiętaj
Zerowa siła wypadkowa nie oznacza ani braku sił, ani konieczności zatrzymania ciała.
Jeżeli ciało wcześniej było w spoczynku, przy zerowej wypadkowej pozostaje w spoczynku. Jeśli było w ruchu, może zachować stałą prędkość i niezmieniony kierunek ruchu.
Aby rozstrzygnąć, czy ciało spoczywa, czy się porusza, nie wystarczy więc sama informacja o zerowej wypadkowej - trzeba znać jego wcześniejszy stan ruchu.
III zasada dynamiki: akcja i reakcja
Oddziaływania są wzajemne. Jeśli ciało A działa na ciało B, ciało B również działa na ciało A. Tę zależność opisuje III zasada dynamiki Newtona.
Obie siły mają jednakowe wartości, wspólny kierunek i przeciwne zwroty. Jedną nazywa się siłą akcji, a drugą siłą reakcji.
Na przykład przy oddziaływaniu ręki i wózka siła ręki działa na wózek, a siła wózka - na rękę. Każda z tych sił ma zatem inne ciało jako miejsce działania.
Ważne
Akcja i reakcja nie równoważą się, ponieważ działają na różne ciała.
Przy rozpoznawaniu pary sił najpierw ustal, na które ciało działa każda z nich. Równe siły o przeciwnych zwrotach działające na jedno ciało mogą się równoważyć; siły wzajemnego oddziaływania dwóch ciał tworzą parę akcji i reakcji.
Do wypadkowej sił działających na ciało A nie należy dodawać siły, która działa na ciało B.
Quizy w tym zestawie
40 pytań w 5 etapach
Odblokujesz je po dodaniu zestawu.
Sprawdzian do druku
Arkusz PDF z kluczem, punktacją i oceną
Pierwsze podejście. Klucz z punktacją i oceną jest na ostatniej stronie.
Pobierz sprawdzian (PDF)Znasz kogoś z klasy, komu się przyda? Podziel się zestawem
Podobne zestawy
Wielkości fizyczne, jednostki i przedrostki12 fiszek uczy się 5
Czym zajmuje się fizyka12 fiszek uczy się 3
Budowa Słońca12 fiszek uczy się 2
Graficzne wyznaczanie siły wypadkowej12 fiszek uczy się 2
Niepewność pomiaru i cyfry znaczące10 fiszek uczy się 2
Wielki wybuch i powstanie Wszechświata10 fiszek uczy się 2