Struktura

Elektronické měření síly

Pokus: Měření tuhosti pružiny

Úkol: Změřit tuhost pružiny.

Pomůcky: stojan, elektronický siloměr, délkové měřidlo, pružina

Provedení: Na stojan zavěsíme elektronický siloměr a na něj pružinu. Vedle ní umístíme délkové měřidlo. Tahem pružinu prodloužíme postupně o 2, 4, 6, 8, 10 cm. Pro každé z prodloužení zaznamenáme naměřenou hodnotu působící síly a určíme hodnotu tuhosti pružiny. Ze získaných hodnot vypočítáme aritmetický průměr.

Obr. 1: Měření tuhosti pružiny

Poznámka: Místo tuhosti pružiny lze stejným způsobem měřit i tuhosti např. gumového lanka.

 

Pokus: Demonstrování rozdílu mezi statickým a dynamickým třením

Úkol: Demonstrovat rozdílnou hodnotu tření v klidu a při pohybu tělesa.

Pomůcky: těleso, které budeme táhnout (např. dřevěný hranol s očkem k zachycení), elektronický siloměr, počítač

Provedení: Těleso umístíme na podložku a připevníme k němu siloměr. Zapneme časový záznam na počítači a pomalu zvyšující se silou začneme táhnout za siloměr a tím i za těleso. Sledujeme velikost naměřené síly na grafu v počítači.

Závěr: Pokud je těleso v klidu, musíme působit větší silou k tomu, abychom ho vůbec uvedli do pohybu. Ve chvíli, kdy se těleso začne pohybovat, se však síla potřebná k pohybu zmenší.

 

Pokus: Demonstrování závislosti velikosti třecí síly na hmotnosti tělesa

Úkol: Demonstrovat závislost velikosti třecí síly na hmotnosti tělesa.

Pomůcky: těleso, které budeme táhnout (např. dřevěný hranol s očkem k zachycení), závaží, elektronický siloměr

Provedení: Těleso umístíme na podložku a připevníme k němu siloměr. Změříme velikost třecí síly při tažení tělesa po podložce. Celý pokus opakujeme se závažím umístěným na tělese.

Závěr: Pozorujeme, že při zvýšení hmotnosti tělesa pomocí závaží dojde ke zvětšení síly potřebné k jeho tažení, tedy zvětšením hmotnosti tělesa se zvětšila i třecí síla.

 

Pokus: Demonstrování závislosti velikosti třecí síly na povrchu, po němž se těleso pohybuje

Úkol: Demonstrovat rozdílnou hodnotu třecí síly při pohybu tělesa na různých površích.

Pomůcky: těleso, které budeme táhnout (např. dřevěný hranol s očkem k zachycení), elektronický siloměr, různé podkladové materiály (sklo, dřevo, plast, brusný papír …)

Provedení: Těleso umístíme na podložku a připevníme k němu siloměr. Změříme velikost třecí síly při tažení tělesa po podložkách z různých materiálů.

 

Pokus: Demonstrování rozdílu mezi smykovým třením a valivým odporem

Úkol: Demonstrovat rozdílnou hodnotu třecí síly a valivého odporu při pohybu tělesa.

Pomůcky: těleso, které budeme táhnout (např. dřevěný hranol s očkem k zachycení), elektronický siloměr několik válečků stejného průměru (možno nahradit kuličkami)

Provedení: Těleso umístíme na podložku a připevníme k němu siloměr. Změříme velikost třecí síly při tažení tělesa po podložce. Znovu opakujeme, ale mezi těleso a podložku umístíme válečky.

Závěr: Umístěním válečků mezi těleso a podložku jsme výrazně zmenšili sílu potřebnou k pohybu tělesa. Valivý odpor má tedy mnohem menší hodnotu, než třecí síla vznikající při smykovém tření.

Zdroje

Obrázky

  • Obr. 1: archiv autora
  • Obr. 2:  KNELLER, Gidfrey. www.wikipedia.org [online]. [cit.20.1.2015]. Dostupné na www: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/39/GodfreyKneller-IsaacNewton-1689.jpg

Názvosloví

Síla – je fyzikální veličina, značí se F, její jednotkou je newton (N)

Tuhost pružiny – udává, jak velkou silou musíme působit, abychom pružinu prodloužili o 1 m. Je to fyzikální veličina, značí se k a její jednotkou je N.m-1. Vypočítá se jako podíl působící síly a změny délky pružiny  (k = F/l).

Smykové tření – je jev, který vzniká při pohybu jednoho tělesa po druhém.

Třecí síla – je odporová síla, která působí proti pohybu tělesa po nějakém povrchu. Je to síla, kterou musíme překonávat, abychom pohybovali tělesem.

Laboratorní cvičení

Měření tuhosti pružiny

Pomůcky: elektronický siloměr, pružina, stojan, délkové měřidlo

Úkoly: na stojan zavěsíme elektronický siloměr a na něj pružinu. Vedle ní umístíme délkové měřidlo. Tahem pružinu prodloužíme postupně např. o 2, 4, 6, 8, 10 cm. Pro každé z prodloužení zaznamenáme naměřenou hodnotu působící síly a určíme hodnotu tuhosti pružiny. Ze získaných hodnot vypočítáme aritmetický průměr.

Protokol k úloze viz přílohy dole.

Osobnosti

Obr. 2.: Isaac Newton 

Jednotka síly je kg.m.s-2. Označuje se jako newton po anglickém fyzikovi, matematikovi a astronomovi Isaacu Newtonovi. Více si o něm můžete přečíst zde (Wikipedie).

Logolink