Síla a Newtonovy zákony
Síla a Newtonovy zákony (2/7) · 7:14

Druhý Newtonův pohybový zákon Druhý Newtonův zákon nám dává vztah mezi působící silou a zrychlením objektu, na který síla působí.

Navazuje na Pohyb ve dvou rozměrech.
Newtonův první zákon nám říká, že těleso v klidu setrvá v klidu a těleso v rovnoměrném přímočarém pohybu setrvá v rovnoměrném přímočarém pohybu, není-li nuceno vnějšími silami tento stav změnit. Nebo můžete říct, že těleso pohybující se konstantní rychlostí bude mít stále tuto rychlost, pokud na něj nepůsobí výslednice sil, protože tohle bere v potaz i situaci, kdy je těleso v klidu. Mohli byste mít situaci, ve které je konstantní rychlost nulová. Tedy první Newtonův zákon: Pokud máte konstantní rychlost, která může být nulová, těleso bude mít stále tuto rychlost, pokud není nuceno vnějšími silami tento stav změnit. A to přirozeně vede k otázce: Jak ovlivňuje výslednice sil tuto rychlost neboli jak ovlivňuje stav tělesa? A to nám říká druhý Newtonův zákon. Druhý Newtonův pohybový zákon. A tento je možná ten nejslavnější. Všechny jsou vlastně slavné. Nebudu tady žádný upřednostňovat. Tento nám ale udává slavný vzoreček: Síla se rovná hmotnost krát zrychlení. Zrychlení je vektorová veličina a síla je vektorová veličina. To znamená, že když působíte silou, můžete změnit rychlost, ale jak ji změníte? Řekněme, že tu mám cihlu a vznáší se v prostoru. Druhý Newtonův zákon říká, že je to pro nás příznivá situace, že zákony našeho vesmíru, alespoň v klasickém smyslu, než se objevil Einstein, zákony vesmíru vlastně pracují s celkem jednoduchou matematikou. Říká nám: Pokud působí výslednice sil, řekněme na tuto stranu tělesa, mluvíme o výsledné síle, protože pokud působí dvě síly, které se navzájem vyruší, a máte nulovou výslednici sil, pak těleso nezmění svoji konstantní rychlost. Máte-li výslednici sil působící na jednu stranu tohoto tělesa, pak bude mít výsledné zrychlení stejný směr. A druhý Newtonův zákon nám říká, že zrychlení je úměrné výslednici sil, nebo že působící síla je úměrná tomuto zrychlení. A konstanta úměrnosti, kterou musíte násobit zrychlení, abyste dostali sílu, nebo čím musíte sílu dělit, abyste dostali zrychlení, se nazývá hmotnost, tedy hmotnost tělesa. Připravím celé video na toto téma, neměli byste si plést hmotnost s tíhou, a připravím celé video o rozdílu mezi hmotností a tíhou. „Hmotnost“ udává, kolik hmoty v tělese je. Časem uvidíme, že existují i věci, které běžně nepovažujeme za hmotu, které ale hmotnost mají. Ale v úvodním kurzu fyziky byste si měli prostě představit hmotnost jako množství hmoty. „Tíha“, jak uvidíme, udává, jak moc je tato hmotnost přitahována gravitační silou. Takže tíha je síla, hmotnost říká, kolik hmoty těleso obsahuje. A je moc pěkné, že tenhle vzoreček je tak jednoduchý, protože bychom klidně mohli žít ve vesmíru, kde se síla rovná hmotnosti na druhou krát druhá odmocnina zrychlení, což by nám dost zkomplikovalo výpočty. Ale je krásné, že tohle je prostě jen konstanta úměrnosti, je to pěkný, jednoduchý výraz. A abychom se trošku ponořili do počítání síly, hmotnosti a zrychlení, řekněme, že mám sílu... A jednotka síly je přiléhavě pojmenována newton. Řekněme, že mám sílu 10 newtonů. A pro ujasnění, 10 newtonů je to samé jako 10 kilogramů krát metr za sekundu na druhou. A to je dobře, že newton je to samé, jako kg · m / s^2, protože přesně toto dostanete na téhle straně vzorce. Řekněme, že mám sílu 10 newtonů a ta působí na... Působí na hmotnost, řekněme, že hmotnost je 2 kilogramy. A chci vypočítat zrychlení. A ještě jednou, toto jsou vektorové veličiny. Pokud zde mám kladnou hodnotu, budeme předpokládat, že se to hýbe směrem doprava. Pro zápornou hodnotu bylo by to doleva. A tak vyjadřuji nejen velikost síly, ale také směr. Říkám vpravo, protože je to kladné číslo. Takže jaké bude zrychlení? Použijeme F = m · a. Na levé straně máte 10 – mohl bych napsat 10 newtonů, nebo bych mohl napsat 10 kg · m / s^2 – a to se bude rovnat hmotnosti, která je 2 kilogramy, krát zrychlení. A pro výpočet zrychlení podělíte obě strany 2 kg. Takže vydělme levou stranu 2 kg, vydělme pravou stranu 2 kg, to se vyruší. 10 děleno 2 je 5 a pak máte kilogramy krátící se s kilogramy. Na levé straně dostáváte 5 metrů za sekundu na druhou a to se rovná zrychlení. A teď jen tak pro legraci, co se stane, když zdvojnásobím sílu? Potom bych měl 20 newtonů. Vypočítám to... Pak bych měl 20 kg · m / s^2 se rovná... ...vynechám barevné značení proměnných.... 2 kg krát zrychlení. Vydělím obě strany dvěma kilogramy. A co dostáváme? Toto se vyruší, 20 děleno 2 je 10, kilogramy krátí kilogramy, takže máme zrychlení, které se v této situaci rovná 10 metrů za sekundu na druhou. Takže při dvojnásobné síle jsme se dostali z 10 na 20 newtonů a zrychlení se zdvojnásobilo z 5 na 10 metrů za sekundu na druhou. Takže vidíme, že jsou přímo úměrné. A hmotnost je konstantou úměrnosti. Takže si umíte představit, co se stane, pokud zdvojnásobíme hmotnost. Pokud ji zdvojnásobíme, například v situaci, kdy působíme silou 20 newtonů, potom už nebudeme dělit 2 kilogramy, budeme dělit 4 kilogramy. A potom budeme mít 20 děleno 4 se rovná 5, v metrech za sekundu na druhou. Takže s vyšší hmotností, pokud ji zdvojnásobíte, bude vaše zrychlení bylo poloviční. Takže čím větší hmotnost máte, tím větší síla je potřeba pro zrychlení. Nebo jinak řečeno, pro danou sílu bude zrychlení menší, bude obtížnější změnit konstantní rychlost tělesa.
video