Síla potřebná ke změně pohybového stavu předmětu se nazývá nevyvážená síla. Když na předmět působí dvě nebo více sil nestejné velikosti, změní se stav objektu, který je příkladem nevyrovnaných sil. Kolem nás je mnoho příkladů nevyrovnané síly, kterou vidíme a prožíváme v každodenním životě. Zde budeme diskutovat o těchto příkladech nevyvážené síly.
Příklady nevyvážené síly
- Pohyb auta
- Vystřelení střely
- Vypuštění rakety
- Let ptáků
- Házení míče
- Plavání
- Chůze
- Válcování předmětu
- Rotace ve ventilátoru
- Revoluce Země kolem Slunce
- Pirueta
- Bruslení
- Potopení předmětu
- Tlačení těžké krabice
- Vzpírání
- Houpačka
- Bungee jumping
- Kyvadlo
- Kopání do fotbalu
- Přetahování lanem
Pohyb auta
Když je auto v pohybu, některé síly působící na auto jsou nestabilní. Síly, které na vůz působí, jsou gravitační síla, normální reakce, třecí síla, hnací síla motoru atd. Když hnací síla motoru překročí, třecí vůz začne dělat pohyb. To dokazuje, že hnací síla a třecí síla jsou v nestabilním stavu.
Vystřelení střely
Kulka je střela. Střela kulky, naplněná střelným prachem, poskytuje impuls k výstřelu v době střelby. Kulka zrychluje směrem dolů kvůli gravitaci a po nějaké době padá na zem. Nevyvážená síla zodpovědná za zrychlení střely směrem dolů je gravitační síla. Proto je to příklad nevyrovnané síly.
Vypuštění rakety
Při startu rakety vytváří spalování paliva nevyváženou tahovou sílu, která překonává zemskou gravitaci. Raketa ukládá palivo ve formě palivových stupňů; s každým krokem hoření začne hmotnost rakety klesat a rychlost rakety se začíná zvyšovat. Rakety zrychlují směrem vzhůru opačným než gravitace tím, že vytvářejí stále větší tah.
Ptačí let
Ptačí let je nejkomplikovanějším typem pohybu. Je to kombinace vznášení, mávání, klouzání atd. Ptáci létají proti gravitační síle mávnutím křídel ve vzduchu. Ptačí křídla fungují jako profil křídla (zakřivený tvar křídel), což snižuje odporovou sílu, způsobuje tření a turbulence a napomáhá pohybu vpřed. Mávnutím křídel je vzduch tlačen směrem dolů, což vytváří vztlak. Síla zdvihu je nevyvážená síla, která působí proti gravitaci, a tah působí proti síle tažení.
Házení míče
Házení míče je také příkladem pohybu projektilu. Když hodíme míč proti gravitační síle, pokračuje ve své činnosti, dokud nemá kinetickou energii na práci proti gravitační síle. V maximální výšce, kinetická energie se přeměňuje na potenciální energie; gravitace přitahuje kouli k zemskému povrchu. V celém procesu na míč působí nevyvážená gravitační síla, takže míček zrychluje směrem dolů.
Plavání
Síly zapojené do plavání jsou gravitace, vztlaková síla, tah a tažná síla. Při plavání vyrovnává vztlaková síla působená vodou gravitační sílu. Tahová síla je vytvářena taháním vody rukama a kopáním vody dozadu nohama. Tah pomáhá překonat tažnou sílu a pohybovat se ve vodě vpřed. Voda brání plavci v pohybu vpřed. Záleží hlavně na tvaru a velikosti plavce; větší velikost a tvar, větší odpor při pohybu vpřed. Vytvořením větší tahové síly než tažné síly mohou plavci plavat.
Chůze
V klidové poloze jsou všechny síly na člověka v rovnovážném stavu. Při chůzi normální reakce, poskytovaná povrchem, vyrovnává hmotnost člověka. Síla, která je nevyvážená, je třecí síla mezi chodidly a podlahou a síla pohybující se dopředu.
Válcování předmětu
Při valivém pohybu probíhají současně dva typy akcí: rotační a translační pohyb. Síly odpovědné za valivý pohyb jsou hmotnost, normální reakce, tření a vnější točivý moment: nevyvážený točivý moment a třecí síla způsobují odvalování předmětu. Točivý moment překonává tření, a proto se na podlahu začínají valit předměty. Valivý pohyb se zastaví, jakmile dojde k vyrovnání sil tření a točivého momentu.
Rotace ve ventilátoru
V rotačním pohybu hraje důležitou roli setrvačnost těla. Setrvačnost brání rotaci předmětu v rotačním pohybu. Ve ventilátoru točivý moment překonává odpor setrvačnosti tělesa a vykonává rotační pohyb. Úhlové zrychlení je kolmá k rovině rotujícího ventilátoru.
Revoluce Země kolem Slunce
V tomto pohybu Země neustále mění svůj směr lineární rychlosti. Z toho můžeme říci, že planeta se při otáčení kolem Slunce zrychluje. Podle Newtonova pohybového zákona je ke změně pohybového stavu nutná nevyvážená síla; gravitační tah Slunce poskytuje potřebnou sílu nazývanou dostředivá síla. Odstředivá síla a zemské zrychlení mají stejný směr, vždy směrem ke středu oběžné dráhy.
Pirueta
Pirueta je akt točení na jedné noze v baletním tanci. V piruetě se tanečník otočí na jednu nohu zvednutím druhé. Tanečník se otáčí kolem osy, prochází hlavou a opěrnou nohou. Síly zapojené do piruety jsou hmotnost tanečníka, normální reakce, točivý moment a tření mezi nohou a podlahou. Normální reakce vyvažuje váhu. Točivý moment a tření jsou nevyvážené síly v piruetě. Když se tanečník otočí na nohu, tření zastaví pohyb, ale točivý moment překoná tření a umožní tanečníkovi provést piruetu.
Bruslení
Osoba může klouzat po ledové ploše pomocí speciálně upraveného kovového brusle. Kovové brusle snižují tření mezi ledovou plochou a nohami a pomáhají zrychlovat, otáčet a klouzat tlačením na ledovou plochu. Jelikož je tření téměř nulové, nevyvážená síla vytvářená přitlačením na povrch ledu zrychluje bruslaře v dopředném směru.
Potopení předmětu
Když vztlaková síla a gravitační síla nejsou vyvážené, může předmět klesnout do vody. Podle Archimeda závisí vztlaková síla na hustotě tekutiny a ponořeném objemu tělesa. Abychom se vznášeli na povrchu, musíme se o tyto dva faktory postarat. Proto je nezbytnou podmínkou plavby na kapalném povrchu udržení rovnováhy mezi gravitační a vztlakovou silou.
Tlačení těžké krabice
Abychom přemístili těžký box z jeho polohy, tlačíme na něj. Box zůstává na svém místě, dokud aplikovaná síla nepřekročí statické tření mezi povrchem a boxem, protože statické tření je samonastavitelné. Jakmile vnější síla překročí tření, předmět se začne pohybovat ve směru síly. Ostatní síly, jako je gravitační síla a normální reakce, jsou v rovnovážném stavu.
Vzpírání
Vzpírání je populární sport po celém světě. Je to klasický příklad nevyvážené síly. Při vzpírání člověk zvedá mrtvou váhu působením nevyvážené síly, aby překonal gravitační sílu. Před použitím nevyvážené vnější síly jsou všechny síly na váze vyváženy.
Houpačka
V houpačce tlačíme na zem, abychom překonali gravitaci. Co se stane, když přestaneme tlačit na podlahu? V takovém případě můžeme zažít dva scénáře. V prvním scénáři, pokud mají obě osoby stejnou hmotnost, páka vidlice se vyváží a oba se zastaví. Ve druhém scénáři je jedna osoba těžší než druhá, poté těžší osoba sestoupí dolů kvůli své váze a lehčí v poloze nahoře a opět se získá vyrovnaná kondice. Abyste tedy mohli hrát na houpačku, musíte použít nevyváženou sílu tlačením na zem.
Bungee jumping
Při bungee jumpingu je potápěč připevněn k pružnému lanu, které poskytuje obnovovací sílu opačnou ke směru pohybu. Když se skokan potápí z výšky, padá gravitační silou svisle dolů, dokud pružné lano nepovolí. Poté se v řetězci začne budovat obnovující síla, která nakonec zastaví pohyb dolů. V jednom bodě elastické lano zastaví pohyb skokana směrem dolů a stáhne ho zpět. Propojka nepřetržitě kmitá nahoru a dolů, dokud není veškerá energie rozptýlena. Když propojka přestane oscilovat a zastaví se, obnoví se síla v provazu a váha skokana.
Kyvadlo
Při oscilačním pohybu kyvadla je nevyvážená síla poskytována složkou gravitační síly. Ve své střední poloze je kyvadlo v klidu; všechny síly, jako je hmotnost bobu a napětí ve struně, jsou ve vyváženém stavu. Když ale vytáhneme kyvadlo z jeho střední polohy, začne se nevyrovnaná obnovující síla, tj. Složka gravitace, stavět v opačném směru posunutí. Obnovovací síla zrychluje kyvadlo a umožňuje mu oscilovat kolem jeho střední polohy.
Kopání do fotbalu
Vnější síla působí na zrychlení fotbalového míče. Na fotbal působí mnoho různých sil, jako je gravitační síla, normální síla poskytovaná zemí, odpor vzduchu, tření mezi míčem a zemí atd., Je v klidové poloze vyváženo. Jakmile použijeme vnější sílu, všechny síly se dostanou do nerovnováhy a míč se začne pohybovat.
Všichni jsme viděli kopanou na banán, která zakřivuje let míče, ve fotbale. Při kopání banánem musí míč správně kopnout, aby se při letu otáčel. Díky této rotaci je vyšší tlak vzduchu generován na opačné straně odstřeďování, zatímco nízký tlak je generován ve stejném směru otáčení. To umožňuje míčku zakřivit se směrem k nižší tlakové zóně. Tento jev se nazývá Magnusův efekt a k tomuto jevu došlo v důsledku nevyvážených sil.
Přetahování lanem
Všichni jsme tuto hru hráli v dětství. Je to přímočará hra s jediným pravidlem, tj. Přetáhnout opačný tým přes středovou čáru. Pokud oba týmy použijí stejnou sílu, pak se síla z obou stran dostane do rovnováhy, takže lano zůstane ve středové ose a válka nikdy neskončí. Pokud ale dojde k nejmenším odchylkám v silách, pak tým s větší silou táhne druhý tým jejich směrem.
Další článek o fyzice najdete v našem článku strana.
