11 Příklady nekontaktních sil: vyčerpávající poznatky a fakta

Ve fyzice termín „nekontaktní síla“ se používá k popisu síly, kterou může tělo vyvinout na jiné tělo, aniž by s ním ve skutečnosti přišlo do fyzického kontaktu.

Následuje seznam příkladů nekontaktních sil, které můžeme vidět v našem okolí.

• Oblečení ze sušičky
• Cukr v plastové nádobě
• Přitahování kousků papíru na hřeben
• Sluneční Soustava
• Vrhací míč
• Padají listy
• Jízda na horské dráze
• Západka dveří
• Magnetické levitační vlaky
• Přitahování železných kolíků
• Navigační kompas
• Dešťové kapky padající na zem

Podívejme se blíže na každý z výše uvedených příkladů bezkontaktní síly.

Příklady nekontaktních sil

Oblečení ze sušičky:

Museli jste pozorovat statické ulpívání na oblečení. Je to kvůli triboelektrickému jevu, který je vystaven elektrostatické síle a je typem bezkontaktní síly. Triboelektrický efekt způsobí, že se statický náboj na oblečení vaší sušičky stane negativním, protože různé materiály s různou afinitou k elektronům padají dohromady. To způsobuje, že materiály se silnější afinitou k elektronům ztrácejí elektrony a stávají se kladně nabitými.

Po určitou dobu, kdy se prádlo suší, poskytuje zpočátku vlhké prostředí relativně vodivé prostředí elektrická cesta pro statiku elektřina rozptýlit. Jak se však prádlo suší a relativní vlhkost v bubnu sušičky klesá na extrémně nízkou úroveň, vzduch v bubnu se stává vysoce odolným, což způsobuje, že se statický náboj generovaný bubnováním sušičky hromadí rychleji, než se může rozptýlit.

Cukr v plastové nádobě:

Cukr je nejrozšířenější složkou v každé kuchyni a všichni ho máme hodně. Pokud se podíváte na cukr, který je uložen v plastové nádobě, a pokud je tato plastová nádoba průhledná, můžete si všimnout, že cukr přilnul k vnitřku plastové nádoby. K tomu dochází v důsledku elektrostatické síly, která se vytváří mezi plastovou nádobou a krystaly cukru. V tomto případě je tato elektrostatická síla jednoduše nekontaktní silou.

Přitahování kousků papíru na hřeben:

Toto je jeden z nejpřímějších, ale účinných příkladů bezkontaktní síly. Kromě toho se jedná o jednu z nejtypičtějších ukázek používaných ve školách k předvedení jak statická elektřina se vyrábí. Když si hřebenem nebo balónkem potřeme vlasy a poté je přiblížíme k malým kouskům papíru, můžeme vidět, že kousky papíru jsou přitaženy k hřebenu nebo balónku a zmizí. To ukazuje, že existuje bezkontaktní síla ve formě elektrostatické síly.

Sluneční Soustava:

Všichni známe slova „sluneční soustava“. Gravitační síla Slunce přitahuje planetu směrem k ní, což způsobuje, že se přímka směru transformuje na zakřivenou čáru. V důsledku toho se planeta nadále pohybuje po oběžné dráze kolem Slunce. V naší sluneční soustavě způsobuje gravitační přitažlivost Slunce rotaci všech planet kolem ní. Tato síla, tzv. gravitační síla, je formou bezkontaktní síly, která působí mezi Sluncem a ostatními planetami sluneční soustavy.

Kredity obrázků: „Sluneční Soustava“(CC BY 2.0) od Vesmír NASA

Vrhací míč:

Při hře na zemi s míčem často házíme míčem, abychom jej předali další osobě. Když tak učiníme, pak po dosažení určité výšky míč spadne zpět na zem. Míč padá na zem v důsledku gravitační síly země působící na míč během jeho letu. Tato gravitační síla mezi míčem a zemí je druhem bezkontaktní síly, která táhne míč směrem dolů.

Pád listů:

V podzimním období obvykle pozorujeme opadání odkvetlých listů. Když listí stromu opadá, vždy spadne na zem nebo povrch země. Tento pád je jednoduše způsoben gravitační silou, která je typem nekontaktní síly působící mezi listy a zemí nebo povrchem země. Gravitační síla Země k sobě tělesa vždy přitahuje. Pád listů je nejlepším a běžným příkladem bezkontaktní síly.

Kredity obrázku: Obrázek uživatele  Mabel Amber, která jednoho dne bude od Pixabay 

Jízda na horské dráze:

Zábavní část je bez jízdy na horské dráze neúplná. Jízda na horské dráze potřebuje určitou sílu prostřednictvím elektrického motoru, aby dosáhla do určité výšky. Po dosažení této výšky se horská dráha uvolní, aby pracovala pouze na gravitační síle. Toto fungování horské dráhy gravitační silou je prostě nekontaktní síla.

Západka dveří:

Pokud jde o kuchyňské linky nebo jiné typy skříní a dveří, obvykle se používá magnetická západka, která drží dveře zavřené. Funkce dveřní západky je efektivnější než u ostatních tradičních západek. Tady, práce magnetická síla ukazuje typ bezkontaktu síla.

Magnetické levitační vlaky:

Magnetické levitační vlaky také nazývané jako maglev vlaky pracovaly na silných elektromagnetech. Základní principy magnetismu se používají k tomu, aby tyto vlaky pluly nad vodicími drahami, spíše než tradiční ocelové kolové a kolejové lokomotivy. Protože mezi kolejnicemi není žádné tření, mohou tyto vlaky jezdit rychlostí stovek mil za hodinu nebo více. Ale rychlost není jedinou výhodou vlaků maglev. Protože se vlaky téměř (pokud vůbec) nedotýkají kolejí, je zde mnohem méně hluku a vibrací.

Vlaky Maglev jsou méně citlivé na zpoždění související s počasím kvůli sníženým vibracím a tření. Jako klíčový kontrast mezi nimi a konvenčními vlaky, magnetické levitační vlaky (maglev vlaky) nemají motor, alespoň ne typ používaný k urychlení standardních vlakových vagonů přes ocelové koleje. Funguje pouze na základě magnetické síly, což je forma bezkontaktní síly.

Kredity obrázku: Andreas Krebs., Šanghajský vlak maglev, CC BY-SA 2.0

Přitahování železných kolíků:

Železo je magnetický materiál a jsou z něj vytvořeny železné kolíky. Magnety jsou přitahovány k železu kvůli dopadu jejich magnetického pole na magnetické vlastnosti železa. Železné kolíky se k sobě přilepí pod pólem magnetu, protože magnet vytváří v železných kolících magnetismus, který je přitahován k magnetu a přilne k němu v důsledku magnetismu.

Magnetickou indukcí magnetizují zmagnetizované kolíky a přitahují ostatní kolíky v blízkosti zmagnetizovaných kolíků. Proto se tato magnetizace a přitahování železných kolíků stává příkladem bezkontaktní síly.

Navigační kompas:

Určitě jste viděli navigační kompas, který funguje na magnetismu. Červený ukazatel na kompasu je ve skutečnosti magnet a je přitahován k přirozenému magnetismu Země, kterému se říká geomagnetické pole. Země funguje jako obrovská tyčový magnet, přičemž jeden pól se nachází v Arktidě (poblíž severního pólu) a druhý se nachází v Antarktidě (poblíž jižního pólu).

Například, pokud jehla ve vašem magnetickém kompas je namířený na sever, což znamená, že je přitahován (přitahován) směrem k čemukoli poblíž severního pólu Země. Protože se opačné póly přitahují, musí být váš kompas natažen na magnetický jižní pól. To znamená, že severní magnetický pól Země je ve skutečnosti jižním pólem magnetu. Takže se to stává jedním z dobrých příkladů bezkontaktní síly.

Kredity obrázku: Obrázek uživatele pdpics od Pixabay 

Dešťové kapky padající na zem:

Všichni si užíváme období dešťů. Díky gravitační síle jsou kapky deště a všechny ostatní padající předměty přitahovány k povrchu Země. Toto působení gravitace je jednoduše druhem nekontaktní síly. Postup, kterým kapky deště procházejí, aby dorazily na místo, kde spadnou, je však o něco složitější než samotný základní gravitační dopad.

Aby mohla produkovat déšť, musí se voda nejprve stát plynem, vystoupit do atmosféry a poté se znovu vrátit do kapalného stavu. Kapky se následně podvolí gravitaci a padají z mraků. Hydrologický cyklus je souhrnné označení pro proces, při kterém se voda mění v déšť a padá.

Kredity obrázku: Veereshbmsce, Stříkající kapka deště!!, CC BY-SA 4.0

To vše jsou příklady nekontaktních sil, které se vyskytují v našem okolí.

Často kladené otázky (FAQ):

Otázka: Co myslíte nekontaktní silou?

Odpověď:  Bez kontaktu znamená žádný fyzický kontakt.

Síla, kterou může těleso působit na jiné těleso, aniž by s ním kdy přišlo do fyzického kontaktu, se nazývá bezkontaktní síla.

Otázka: Jaké jsou různé typy bezkontaktní síly?

Odpověď: Existují čtyři typy bezkontaktní síly, jak je uvedeno níže.

• Elektrostatická síla
• Gravitační síla
• Magnetická síla
• Jaderná síla

Elektrostatická síla: Elektrostatická síla je síla, která vzniká mezi dvěma nabitými náboji předměty, když se dostanou do kontaktu. Vše je složeno z mikroskopických pozitivních, negativních a neutrálních částic; opačné náboje se navzájem přitahují a podobné náboje se odpuzují; to je důsledek elektrostatických sil působících na částice.

Gravitační síla: Mezi všemi objekty, které mají v sobě hmotnost, existuje gravitační přitažlivost. Je to univerzální síla, která táhne předměty ve směru jednoho k druhému. Vše je přitahováno ke středu Země gravitační přitažlivostí zemské gravitace.

Magnetická síla: Když dvě magnetická pole přijdou do vzájemného kontaktu, vytvářejí magnetickou sílu. Magnetické síly mohou být buď tažné (přitažlivé) nebo tlačné (odpudivé) síly, v závislosti na typu pohybujícího se náboje na kovovém předmětu.

Jaderná síla: Jaderná síla je rozdělena do dvou typů: silná jaderná síla a slabá jaderná síla. V jádře působí síla na krátkou vzdálenost nazývaná silná jaderná síla, která se vyskytuje mezi základními částicemi. Není ovlivněn nábojem a může být použit mezi protony a protony, neutrony a neutrony a protony a neutrony, mimo jiné. Když dojde k rozpadu neutronu, slabá jaderná síla je zodpovědná za zprostředkování procesu, jehož výsledkem je produkce nabité částice a nenabité částice známé jako neutrino.

Q. Uveďte rozdíl mezi kontaktní silou a nekontaktní silou.

Odpověď: Následující tabulka ukazuje rozdíl mezi přítlačnou silou a nekontaktní silou.

Také čtení:

• Síla pružiny versus konstanta pružiny
• Jaké předměty mají magnetickou sílu
• Jak zjistit tahovou sílu s třením
• Je statická elektřina kontaktní silou
• Čistá síla vs síla
• Síly ve statické rovnováze
• Elektrostatická síla a vzdálenost
• Je síla vektorová veličina
• Jak najít normálovou sílu s napětím
• Točivý moment vs síla