Katolícke gymnázium sv. Františka Assiského v Banskej Štiavnici Mechanika tuhého telesa Radka Hrnčiarová Katolícke gymnázium sv. Františka Assiského v Banskej Štiavnici

Mechanika tuhého telesa Ak telesá alebo ich časti menia svoju polohu vzhľadom na iné telesá, hovoríme o mechanickom pohybe. Pohyb sa deje v priestore a čase. Mechanický pohyb je najjednoduchšia forma pohybu. Mechanika sa rozdeluje na: Kinematika Dynamika Statika

Tuhé teleso: Látky sa skladaju z iónov, atómov, molekúl... Tieto v pevných látkach konajú kmitavý pohyb okolo rovnovážnej polohy. (teoreticky sa častice pevnej látky od seba nevzdalujú, jedine vplyvom tepla alebo mechanických síl). Tuhé teleso je ideálne teleso, ktorého tvar a objem sa účinkom ľubovoľne veľkých síl nemení. Tuhé teleso je iba model reálneho pevného telesa.

Vonkajšie sily budú meniť iba pohybový stav tohto telesa. Kontinuum Je to ideálne teleso, ktoré nezmení svoj tvar ani objem vplyvom vonkajších síl. Vonkajšie sily budú meniť iba pohybový stav tohto telesa.

Pohyby môžu byť: Posuvný Otáčavý Posuvný pohyb: v istom časovom okamihu, majú všetky častice tuhého telesa tú istú rýchlosť. Otáčavý pohyb: v istom časovom okamihu majú všetky častice tú istú uhlovú rýchlosť. Posuvný Otáčavý

Momentová veta Otáčavý účinok síl pôsobiacich na tuhé teleso otáčavé okolo nehybnej osi sa ruší, ak vektorový súčet momentov všetkých síl je nulový vektor. Fyzikálna veličina, ktorá charakterizuje otáčavý pohyb tuhého telesa okolo nehybnej osi sa nazýva moment sily - M. Je to vektorová veličina a jej jednotkou je 1 Nm alebo 1 kgm2s-2

Keď položíme pravú ruku na povrch telesa tak, Pravidlo pravej ruky Keď položíme pravú ruku na povrch telesa tak, aby prsty ukazovali smer sily, ktorá spôsobuje otáčanie, vztýčený palec ukazuje smer momentu sily.

Ťažisko Je pôsobisko tiažovej sily. Ťažisko pravidelných telies leží v strede súmernosti. Ťažisko nepravidelných telies leží na priesečníku ťažníc smerujúcich z okraja telesa kolmo do stredu Zeme. Ťažisko dutých telies leží v prázdnom priestore v strede súmernosti

Rovnovážna poloha Stálu Voľnú Vratkú Tuhé teleso otáčavé okolo osi je v rovnovážnej polohe, ak vektorové súčty všetkých momentov síl, ktoré na teleso pôsobia, sú nulové vektory a teleso je v pokoji. Rovnovážna poloha tuhého telesa závisí od polohy ťažiska a osi otáčania. Rozoznávame tri druhy rovnovážnych polôh: Stálu Voľnú Vratkú

Druhy rovnovážnych polôh Rovnovážna poloha stála: Ťažisko sa nachádza pod osou otáčania, na premiestnenie telesa musíme vyvinúť prácu. Rovnovážna poloha voľná: Pri zmene polohy telesa sa nemení poloha ťažiska. Ťažisko leží v osi otáčania. Rovnovážna poloha vratká: Ťažisko sa nachádza nad osou otáčania, teleso má max. potenciálnu energiu, daná poloha je veľmi nestála.

Rovnomerný otáčavý pohyb telesa okolo nehybnej osi Otáčavý pohyb tuhého telesa podobne ako rovnomerný pohyb hmotného bodu po kružnici môžeme charakterizovať uhlovou rýchlosťou ω,ktorá je pre všetky body telesá rovnaká. Keď sa tuhé teleso rovnomerne otáča uhlovou rychlosťou, pohybujú sa aj jeho jednotlivé častice, ktoré považujeme za hmotné body.Pre veľkosť rýchlostí častíc platí v =r.ω, kde v je veľkosť rýchlosti častice a r vzdialenosť od osi otáčania Kinetická energia častice je

Moment zotrvačnosti Veličina sa nazýva moment zotrvačnosti častice vzhľadom na os otáčnia. Je to skalárna veličina. Závisí od vzdialenosti od osi otáčania a od hmotnosti. Kinetickú energiu častice môžeme vyjadriť pomocou momentu zotrvačnosti vzťahom

Zotrvačník: Je teleso, ktoré má najväčšiu časťhmoty uloženú po svojom obvode a je vyrobené z veľmi ťažkého materiálu.Využíva sa na udržanie motora v chode. o o

Použité zdroje : Školský fyzikálny zošit www.referáty.sk J. Vachek a kol. : Fyzika pre 1. ročník gymnázia, SPN, Bratislava, 2001