Z tego filmu dowiesz się:

  • czego dotyczy druga zasada dynamiki,
  • jak definiujemy jednostkę siły,
  • od czego zależy przyspieszenie i w jakich jednostkach je zapisujemy.

Podstawa programowa

Pobieranie materiałów

wideo ekran podsumowujący napisy

Licencja: cc-by-nc-sa.svg

Poniższe materiały są udostępnione na licencji Creative Commons Uznanie autorstwa-Użycie niekomercyjne-Na tych samych warunkach 4.0 Międzynarodowej (https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/deed.pl). Możesz je wykorzystywać wyłącznie jako całość, bez rozdzielania ich na indywidualne elementy składowe. Zabronione jest wycinanie, pobieranie, modyfikowanie, edytowanie i zmienianie elementów składowych (np. grafik, tekstów, dźwięków, logotypów). Licencja CC BY-NC-SA 4.0 nie obejmuje wykorzystywania elementów składowych w utworach pochodnych. Jeśli chcesz wykorzystać ten materiał w swoim niekomercyjnym projekcie, nie zapomnij wymienić jego autorów: Pi-stacja / Katalyst Education.

Transkrypcja

Kliknij na zdanie, aby przewinąć wideo do tego miejsca.

Znajomość podstaw biomechaniki pomaga w planowaniu treningów. Dzięki niej można bardziej świadomie wykonywać ćwiczenia lepiej oceniać ich rezultaty by później zwiększać poprawność ich wykonywania. W biomechanice zwraca się uwagę na 3 elementy: kinetykę, dynamikę i statykę. W planowaniu treningu największe znaczenie ma druga zasada dynamiki Newtona. Dlaczego? Tego dowiesz się w dzisiejszej lekcji. Zdarzyło Ci się może oglądać kiedyś zawody w curlingu? Zawodnicy puszczają tam po lodzie ciężkie kamienie, a ich zadaniem jest umieścić je jak najbliżej miejsca zwanego domem. Powierzchnia lodu musi być tak płaska jak tylko jest to wykonalna aby kamienie mogły poruszać się przy jak najmniejszym tarciu. Gdyby tarcia w ogóle nie było to raz wprawiony w ruch czajnik czyli kamień do curlingu poruszałby się do nieskończoności. Fizyk powiedziałby, że zawodnik działa na czajnik pewną siłą. Ta siła zaczyna go rozpędzać czyli nadaje mu pewne przyspieszenie. Jeśli nie pamiętasz czym jest przyspieszenie obejrzyj nasze filmy z playlisty kinematyka. A jak sądzisz, gdybyśmy zamiast ciężkiego kamienia puścili po lodzie pudełko pizzy używając do tego takiej samej siły to czy przyspieszenie tego pudełka byłoby większe, czy mniejsze od przyspieszenia naszego kamienia? Przyspieszenie pizzy będzie większe. Widzimy, że skoro działaliśmy i na czajnik i na pizzę taką samą siłą i oba obiekty były rozpędzane w tym samym układzie to wpływ na przyspieszenie ciała musi mieć masa poruszonego obiektu. Warto więc powiedzieć czym właściwie jest ta masa. To w zasadzie mocno tajemnicza wielkość. Fizycy definiują ją jako miarę bezwładności ciała. To znaczy miarę zmiany prędkości ciała wywołanej działaniem na nie siły. Mówiliśmy już o tym w innym filmie z tej playlisty. Zauważ, że im większą masę ma ciało tym trudniej wprawić je w ruch. Potrzeba większej siły. Ale i trudniej zatrzymać. Fakt, że ciało przyspiesza pod wpływem działającej na nie siły nazywamy drugą zasadą dynamiki. Mówi ona, że jeżeli na ciało o masie m działa pewna siła to ciało to porusza się z pewnym przyspieszeniem a. Przyspieszenie jakie zyskuje wprawione w ruch ciało jest wprost proporcjonalne do wartości siły działającej na to ciało ale odwrotnie proporcjonalne do jego masy. W odniesieniu do treningu oznacza to że jeśli chcesz zwiększyć swoją szybkość musisz zwiększyć masę. Na przykład trenując z coraz większym obciążeniem. Przezwyciężanie oporu wzmacnia mięśnie i buduje ich masę, a więc siła rośnie. Zanim przejdziemy do zadań powinniśmy wiedzieć w jakich jednostkach wyraża się każda z wielkości w podanym wzorze. Czy potrafisz to podać? Masę m wyrażamy w kilogramach siłę F wyrażamy w niutonach a przyspieszenie a w metrach na sekundę kwadrat. Zauważ, że nasz wzór może zostać przedstawiony także w postaci F równa się m razy a. A ten wzór pozwala nam zdefiniować jednostkę siły. Wiedzieliśmy już wcześniej że siła wyraża się w niutonach ale teraz wiemy także że niuton to kilogram razy metr na sekundę kwadrat. Oznacza to, że 1 niuton jest wartością siły która ciału o masie jednego kilograma nadaje przyspieszenie jednego metra na sekundę kwadrat. Mając już te wszystkie wiadomości przechodzimy do zadań. Oblicz wartość siły z jaką trzeba zadziałać na pudełko z książkami o masie 10 kilogramów aby zacząć je przesuwać z przyspieszeniem 0,5 metra na sekundę kwadrat. Rozwiąż to zadanie samodzielnie a potem sprawdź czy Twój wynik zgadza się z moim. Wypiszmy, co wiemy z treści zadania. Masa m pudełka z książkami wynosi 10 kilogramów. Chcemy je przesuwać z przyspieszeniem a równym 0,5 metra na sekundę kwadrat. Korzystamy oczywiście z drugiej zasady dynamiki i znanego nam już wzoru na siłę F. Bo to jej właśnie szukamy. Mamy więc F równa się 10 kilogramów razy 0,5 metra na sekundę kwadrat a to równa się 5 kilogramów razy metr na sekundę kwadrat. Z poprzedniej planszy wiemy już że to możemy zamienić na niutony. Ostateczny wynik to 5 niutonów i z taką siłą musimy zadziałać na pudełko z książkami żeby przemieszczało się z danym przyspieszeniem. Bardzo dobrze nam poszło więc na kolejnej planszy czeka na Ciebie nowe zadanie. Samochód o masie 2000 kilogramów porusza się z przyspieszeniem 1 metra na sekundę kwadrat. Oblicz siłę ciągu silnik, jeżeli wiadomo że opory ruchu wynoszą 500 niutonów. Rozwiąż to zadanie samodzielnie a potem sprawdź czy Twój wynik zgadza się z moim. Zacznijmy od wypisania danych i szukanych. Wiemy, że masa samochodu m to 2000 kilogramów. Przyspieszenie a wynosi 1 metr na sekundę kwadrat a siły oporów ruchu Fop 500 niutonów. Jeśli nie pamiętasz czym są opory ruchu to obejrzyj film o tym, czym jest siła. Tam podawaliśmy przykłady sił oporów ruchu. Dobrze, wypisaliśmy już dane. Czego szukamy? Siły ciągu silnika. Oznaczmy ją jako Fs. Czym ona będzie? To siła jaką wytwarza pracujący silnik samochodu. Nie cała siła może być jednak wykorzystana na przyspieszenie ruchu samochodu. Przeszkadzają jej opory ruchu spowodowane tarciem o podłoże oraz oporami powietrza. Wiemy, że łącznie ta siła oporów to 500 niutonów. Ma ona zwrot przeciwny do siły ciągu silnika. Siła napędowa F auta będzie zatem siłą wypadkową tych dwóch sił. Siły ciągu silnika Fs i sił oporów ruchu Fop. Za rozpędzanie się samochodu a więc za przyspieszenie odpowiedzialna jest zawsze siła wypadkowa. W naszym przypadku siła napędowa F. Znamy przyspieszenie, dlatego to właśnie od siły napędowej zaczniemy nasze obliczenia. Korzystamy tutaj ze znanego nam wzoru na siłę F który dla danych z naszego zadania przyjmuje formę F równa się a razy m. Podstawiamy dane i mamy że siła F wynosi 2000 niutonów. Widzimy, że wektor Fs na naszym rysunku jest zdecydowanie dłuższy od wektora Fop. Jak może pamiętasz z innych naszych lekcji zawsze od dłuższego wektora odejmujemy krótszy. Więc wzór na siłę napędową F samochodu będzie wyglądał tak: Fs odjąć Fop Ale my chcemy obliczyć Fs. Musimy więc przenieść Fop ze zmianą znaku. Otrzymujemy wtedy Fs równa się F dodać Fop. Podstawiamy. 2000 niutonów dodać 500 niutonów a to równa się 2500 niutonów. I to jest odpowiedź na pytanie zadane na początku. W dzisiejszej lekcji poznaliśmy drugą zasadę dynamiki. Dowiedzieliśmy się również od czego zależy przyspieszenie i w jakich jednostkach je zapisujemy. Zapamiętaj, że im większa jest siła tym większe jest przyspieszenie. A im większa jest masa tym przyspieszenie jest mniejsze. Obejrzyj pozostałe filmy z dynamiki a po więcej materiałów zajrzyj na naszą stronę pi-stacja.tv

Lista wszystkich autorów

Lektor: Weronika Brzezińska

Konsultacja: Anna Soliwocka

Grafika podsumowania: Agnieszka Opalińska

Materiały: Agnieszka Opalińska

Kontrola jakości: Małgorzata Załoga

Napisy: Klaudia Abdeltawab, Татьяна Кравец

Opracowanie dźwięku: Aleksander Margasiński

Produkcja:

Katalyst Education

Lista materiałów wykorzystanych w filmie:

Pressmaster (Licencja Pexels)
Pressmaster (Licencja Pexels)
Pressmaster (Licencja Pexels)
Pressmaster (Licencja Pexels)
macrovector (Licencja Freepik)
OpenClipart-Vectors (Licencja Pixabay)
Irene Marie Dorey (Domena Publiczna)
PhotoMIX-Company (Licencja Pixabay)
skeeze (Licencja Pixabay)
freepik (Licencja Freepik)
iconicbestiary (Licencja Freepik)
hfromnc (Domena Publiczna)
Акутагава (CC BY-SA 4.0)
Karen Arnold (CC0)
Lynn Greyling (CC0)
pch.vector (Licencja Freepik)

Licencja:

Creative Commons Uznanie autorstwa-Użycie niekomercyjne-Na tych samych warunkach 4.0 Międzynarodowej

cc-by-nc-sa.svg