Co je to vlastně síla?

Je mnoho různých sportovních aktivit. Čím se od sebe liší z fyzikálního hlediska? V čem si jsou podobné? Můžeme je nějak modelovat? Jak znázorníme, že na sebe různé mechanické systémy působí?

Na následujících obrázcích jsou znázorněny různé sportovní aktivity. Fotbal, volejbal, lyžování, windsurfing, plavání a atletika.

Úkoly:

1. Která tělesa na sebe působí?
2. V jakém místě dochází k působení?
3. Silové působení znázorněte šipkou.
4. Znázorněné druhy sil pojmenujte.

Brzdná dráha

Prostudujte si předchozí grafiku, diskutujte o znázorněných situacích se spolužákem a společně zodpovězte následující otázky:

1. Jak můžeme určit dráhu potřebnou pro zastavení jedoucího automobilu? Čím je tato dráha ovlivněna?
2. Které dva vlivy jsou největší?
3. Když se zvýší rychlost z 50 na 80 km/h, kolikrát se zvýší brzdná dráha?
4. Ve které fyzikální veličině se projeví vliv pneumatik a povětrnostních podmínek? Jakým způsobem?
5. Proč ovlivňuje hloubka dezénu brzdnou dráhu za mokra?
6. Jak by se chovalo auto na zledovatělé vozovce?

Kde to více klouže?

Kolikrát se vám už stalo, že jste při sportu nebo na chodbě uklouzli? Jak velká je vlastně třecí síla, která působí mezi běžnou obuví a podlahou chodby? Mezi sportovní obuví a podlahou tělocvičny?

Můžeme ji pokusně určit. K měření použijeme siloměr s rozsahem 10 N (můžete použít i elektronický siloměr) a sportovní botu nebo přezůvku. Zatížíme ji závažím o hmotnosti např. 1,5 kg (dobře se hodí PET lahev s vodou) a na provázku (nebo za tkaničku) ji budeme táhnout po různých površích. Naměřená data prozkoumejte, porovnejte s ostatními spolužáky, nalezněte vhodnou obuv do tělocvičny nebo na běžné nošení. Co můžeme říci o třecí síle, jestliže je povrch vlhký?

Realizace:

Při realizaci experimentu je nutné nejprve překonat statické tření a poté se snažit o rovnoměrný pohyb taženého tělesa. Jen za této podmínky je možné prohlásit, že měřená síla je rovna třecí síle. Protože měřená síla značně kolísá, je vhodné použít elektronický siloměr, měřit v závislosti na čase a nechat si spočítat průměrnou hodnotu třecí síly pro dané měření.

Velikost třecí síly závisí na tlakové síle tělesa na podložku. Chceme-li tedy porovnávat jednotlivé povrchy mezi sebou, nesmíme měnit hmotnost závaží, které položíme na obuv.

Výsledky měření

Poznámky pro učitele: Ukázka možných výsledků

materiál	linoleum		keramická dlažba
Ft (N)	suchý povrch	mokrý povrch	suchý povrch	mokrý povrch
1. pokus	6,90	8,50	9,27	6,71
2. pokus	7,20	8,38	10,32	5,47
3. pokus	6,88	7,52	11,19	5,12
Ft (N) – průměr	6,99	8,13	10,26	5,77

Výsledky: Oproti našemu očekávání je linoleum bezpečnější při mokrém povrchu, zatímco dlažba klouže méně, je-li suchá. Výsledky však velmi závisí na druhu použité obuvi. Neváhejte prozkoumat, který je „nejlepší”.