Stručná príručka fyziky

Vzorce základných oddielov

Dynamika

Oblasť mechaniky, ktorá študuje pohyb telies pod vplyvom síl. Na rozdiel od kinematiky dynamika odpovedá na otázku: prečo sa teleso pohybuje, teda skúma príčiny zmeny pohybu — sily, zrýchlenie, hmotnosť.

1. Newtonove zákony

Prvý Newtonov zákon (princíp zotrvačnosti):

Vzorec prvého Newtonovho zákona

F=0a=0
Čo znamená tento vzorec?

Prvý Newtonov zákon hovorí: ak na teleso nepôsobia žiadne sily, alebo je ich výslednica nulová, teleso si zachováva svoj stav pokoja alebo rovnomerného priamočiareho pohybu.

Druhý Newtonov zákon (sila a zrýchlenie):

Vzorec druhého Newtonovho zákona: zrýchlenie telesa je priamo úmerné pôsobiacej sile a nepriamo úmerné hmotnosti

a=Fm
Čo znamená tento vzorec?

Tento vzorec popisuje, ako sila pôsobiaca na teleso spôsobuje jeho zrýchlenie. Základný zákon dynamiky.

Tretí Newtonov zákon (akcia a reakcia):

Vzorec tretieho Newtonovho zákona

F1 = F2
Čo znamená tento vzorec?

Ak jedno teleso pôsobí na druhé, potom druhé teleso pôsobí na prvé silou rovnakej veľkosti a opačného smeru. Zákon interakcie.

2. Hybnosť a jej zachovanie

Zákon zachovania hybnosti (v uzavretej sústave):

Vzorec zákona zachovania hybnosti

p1+p2 = p1+ p2
Čo znamená tento vzorec?

V uzavretej sústave sa celková hybnosť zachováva: pred interakciou aj po nej. Apostrof znamená „po“. Zákon platí od atómov po kozmické lode.

Impulz sily (zmena hybnosti):

Vzorec impulzu pri interakcii telies v uzavretej sústave

F·Δt=Δ(m·v)
Čo znamená tento vzorec?

Sila pôsobiaca po určitú dobu mení hybnosť telesa. To je obzvlášť dôležité pri krátkych, ale silných interakciách – náraz, výstrel, brzdenie.

Hybnosť telesa (množstvo pohybu):

Vzorec hybnosti telesa

p=m·v
Čo znamená tento vzorec?

Hybnosť je množstvo pohybu telesa, závislé na jeho hmotnosti a rýchlosti. Čím masívnejší a rýchlejší objekt, tým väčšia je jeho hybnosť.

3. Pohyb po kružnici

Dostredivá sila (pohyb k stredu):

Vzorec dostredivej sily

F= m·v2 R = m·ω2·R
Čo znamená tento vzorec?

Aby sa teleso pohybovalo po kružnici, potrebuje silu, ktorá ho „vťahuje“ k stredu. Rastie s rastúcou hmotnosťou, rýchlosťou a klesá s rastúcim polomerom. Používa sa pri popise satelitov, kolotočov, zákrut na cestách.

Prvá kozmická rýchlosť (pohyb po obežnej dráhe):

Vzorec prvej kozmickej rýchlosti

v= G·M R
Čo znamená tento vzorec?

Ide o minimálnu rýchlosť, pri ktorej je teleso schopné pohybovať sa po obežnej dráhe okolo planéty bez zapnutia motorov. Pre Zem je to asi 7,9 km/s. Odvodzuje sa z rovnosti dostredivej sily a gravitačnej sily.

4. Interakčné sily

Zákon všeobecnej gravitácie (gravitačná sila):

Vzorec zákona všeobecnej gravitácie

F=G· m1·m2 r2
Čo znamená tento vzorec?

Gravitačná sila medzi dvoma telesami závisí od ich hmotností a vzdialenosti medzi nimi. Je to univerzálny zákon platný v celom vesmíre.

Váha telesa (gravitačná sila na podložku):

Vzorec váhy telesa

F=m·g
Čo znamená tento vzorec?

Váha je sila, ktorou teleso pôsobí na podložku. Líši sa od hmotnosti: závisí od gravitácie a je určená pomocou m a zrýchlenia g.

Trecie sila (závisí od podložky a drsnosti):

Vzorec trecej sily

Ftr=μ·N
Čo znamená tento vzorec?

Trecie sila závisí od vlastností povrchov (μ) a sily, s ktorou je teleso pritlačené k povrchu (N).

Sila pružnosti (Hookov zákon):

Vzorec sily pružnosti

F=k·Δx
Čo znamená tento vzorec?

Hookov zákon: deformácia spôsobuje pružnú silu, ktorá sa snaží vrátiť teleso do pôvodného stavu. Smer je opačný k posunu.

Moment sily (rotačný účinok):

Vzorec momentu sily

M=F·d
Čo znamená tento vzorec?

Popisuje „otáčavý účinok“ sily. Čím väčšie je rameno d – tým ľahšie sa teleso otočí pri rovnakej sile.

Normálová reakcia podložky (reakcia podložky):

Vzorec normálovej reakcie podložky

N=m·g
Čo znamená tento vzorec?

Na rovnej ploche je sila podložky rovná váhe telesa a vyrovnáva tiažovú silu, pôsobiacu nahor.

Archimedov zákon (vztlaková sila):

Vzorec Archimedovho zákona

FA=ρ·g·V
Čo znamená tento vzorec?

Vztlaková sila kvapaliny sa rovná váhe objemu vytlačenej kvapaliny. Pôsobí nahor a pomáha telesám plávať.

Tlak kvapaliny v hĺbke (hydrostatický tlak):

Vzorec hydrostatického tlaku

P=ρ·g·h
Čo znamená tento vzorec?

Tlak v kvapaline rastie s hĺbkou a závisí od hustoty ρ a gravitácie g. Tento vzorec je dôležitý pre výpočty vztlakovej sily, hustotných gradientov a tlaku na dno nádob. Často sa používa spolu s Archimedovým zákonom.