fizika7 - pregled

2. cjelina: Međudjelovanja

Sadržaj:
1. POJAM SILE - UČINCI SILE
2. PRIMJERI SILA
3. ELASTIČNA SILA
4. SASTAVLJANJE SILA
5. TEŽINA TIJELA
6. SILA TRENJA
7. POLUGA I MOMENT SILE
8. PRIMJENE POLUGE
9. TLAK
10. TLAK U TEKUĆINAMA (izborna tema)

1. POJAM SILE - UČINCI SILE

- međudjelovanje tijela (interakcija) - međusobno djelovanje jednog tijela na drugo
- sila - mjera za međudjelovanje; sila - uzrok promjene brzine i oblika tijela
- Učinci sile - pojave koje tumačimo silom: promjena oblika (savijanje, stlačivanje, istezanje) i promjena stanja gibanja (pokretanje, zaustavljanje, ubrzavanje i sl.). Sila je vektorska veličina (iznos, smjer i pravac djelovanja). Hvatište je točka u kojoj sila djeluje.

2. PRIMJERI SILA

Gravitacijska sila - Sila teža (sila koja privlači tijela na Zemlji). Gravitacijska sila - opća sila koja djeluje među svim masama; grav. sila djeluje također i na velikim udaljenostima; (masa je izvor gravitacije)
Električna sila - djeluje između naelektriziranih tijela; privlačna ili odbojna sila; postoje pozitivni i negativni naboji; neutralno tijelo ima jednako pozitivnih i negativnih naboja; istoimeni (+ i +, - i -) se odbijaju, raznoimeni naboji (+ i -) se privlače
Magnetska sila - magnet, magnetski polovi (N i S), privlačna ili odbojna sila; istoimeni polovi (N i N, S i S)se odbijaju, raznoimeni polovi (N i S) se privlače
- sile koje djeluju “na daljinu” (daljinske sile) - gravitacijska sila, električna i magnetska sila
- sile koje djeluju “u dodiru” - trenje, pritisna sila, elastična sila

3. ELASTIČNA SILA

- promjena oblika (deformacija) - rastezanje (produljenje), zbijanje (skraćivanje), savijanje, uvijanje itd, sila deformacije - tijelu mijenja oblik (mišićna sila, težina);
elastičnost - svojstvo tijela da se nakon prestanka djelovanja sile vraća u prvobitni oblik, plastičnost - svojstvo tijela da nakon deformacije zadrži promijenjeni oblik,
elastična sila - unutarnja sila koja tijelo vraća u prvobitni oblik (opire se promjeni oblika).
- Elastična sila je proporcionalna produljenju F = kΔl, Δl = l₂ - l₁
(Δl = produljenje = konačna - početna duljina);
k = konstanta elastičnosti opruge (koeficijent proporcionalnosti),
- dinamometar - mjerilo za silu, sastoji se od elastične opruge i mjerne ljestvice;
- jedinica za silu je njutn (N), u čast Isaaca Newtona, utemeljitelja klasične fizike

4. SASTAVLJANJE SILA (Paralelne sile)

- Učinak sile ne ovisi samo o njezinoj vrijednosti nego i o smjeru djelovanja i točki u kojoj sila djeluje - sila je vektor. Vektor je fizikalna veličina određena vrijednošću, pravcem i smjerom djelovanja. Hvatište je točka u kojoj sila djeluje. Vektor grafički prikazujemo kao usmjerenu dužinu (strelicu) čija duljina odgovara vrijednosti sile.
- Djelovanje više sila na jedno tijelo može se zamijeniti jednom silom tako da se ukupni učinak ne promijeni. Sila kojom zamjenjujemo djelovanje više sila zove se rezultanta, dok se pojedinačne sile koje djeluju na tijelo zovu komponente.
- Rezultanta dviju sila istog smjera i orijentacije iznosi F_R = F₁ + F₂, a smjer i orijentacija se podudara s komponentama. Ako komponente djeluju po istom pravcu, a suprotne su orijentacije, rezultanta je jednaka njihovoj razlici, a ima orijentaciju veće sile, F_R = F₁ - F₂.

5. TEŽINA TIJELA

- Sila teža je sila kojom Zemlja djeluje na neko tijelo na njezinoj površini, a posljedica je gravitacijske sile Zemlje. Težina tijela (G) se primjećuje kao pritisna sila na podlogu ili kao sila istezanja.
- Težina se mijenja s nadmorskom visinom tj. s udaljenošću od središta Zemlje, dok je masa stalna (nepromjenljiva). Masu mjerimo vagom, a težinu (silu) dinamometrom.
- Težina i masa su razmjerne veličine: G = m⋅g, g = G / m, ubrzanje Zemljine sile teže, g = 9,81 N/kg, približno g = 10 N/kg, koeficijent proporcionalnosti između mase i težine ("gravitacijska konstanta", ovisi o udaljenosti od središta Zemlje);
- Sila od 1 N približno odgovara težini utega od 100 g.

6. SILA TRENJA

- Trenje je sila koju prepoznajemo po tome što zaustavlja tijelo u gibanju, a djeluje u smjeru suprotnom od gibanja tijela.
- Trenje klizanja ne ovisi o veličini dodirnih površina, proporcionalno je s pritisnom silom, a ovisi o kvaliteti (hrapavosti) dodirnih površina: Ftr = μ Fp (μ = faktor trenja = Ftr / Fp)
- Vrste trenja: trenje klizanja, trenje kotrljanja i trenje valjanja (kuglični i valjkasti ležajevi); otpor sredstva (trenje pri gibanju čvrstih tijela kroz tekućine i plinove, npr. vozila, plovila i letjelice); unutarnje trenje ili viskoznost (kod strujanja tekućina i plinova zbog međudjelovanja molekula, unutarnja ljepljivost)

7. POLUGA I MOMENT SILE

- Moment sile ili zakretni moment je mjera za zakretno djelovanje sile.
- Krak sile je okomita udaljenost od pravca djelovanja sile do osi zakretanja.
moment sile = sila ⋅ krak; M = F ⋅ k; jedinica: njutnmetar (Nm)
- Poluga - tijelo (štap) učvršćeno u jednoj točki oko koje se može okretati, a na koje djeluju dvije sile koje ga zakreću u suprotnim smjerovima.
- Zakon ravnoteže na poluzi (načelo poluge): F₁ k₁ = F₂ k₂ Poluga je u ravnoteži ako su jednaki momenti sila koji je zakreću u suprotnim smjerovima.
(Pomoću poluge možemo manjom silom držati u ravnoteži veću silu tako da manjom silom djelujemo na većom kraku.)

8. PRIMJENE POLUGE

- Na principu poluge rade jednostavni alati (poluga, vage, kliješta, ključevi, otvarač za boce). Pomoću jednostavnih alata možemo manjom silom savladavati veću tako da djelujemo na manjom silom na duljem kraku. (teret - sila koju savladavamo, sila - sila kojom djelujemo na teret)
- pomična kolotura (F₂ = F₁) - mijenja samo smjer sile;
- nepomična kolotura (F₂ = F₁ / 2) - udvostručava djelovanje sile, ali ne mijenja smjer,
- koloturje = pomične + nepomične koloture (teretni brodovi, dizalice)
- kolo na vretenu (kotač i osovina) F₁ r₁ = F₂ r₂

9. TLAK

- Djelovanje okomite sile na podlogu je savijanje podloge, zbijanje ili lom (Okomita sila ne izaziva pomak tijela nego pritisak na podlogu). Pritisna sila je poseban oblik sile koja je raspoređena na cijelu površinu tijela, a ne djeluje u jednom hvatištu.
- Tlak je mjera za djelovanje okomite (pritisne) sile na jedinicu površine (pritisna sila po jedinici površine): p = F / A, mjerna jedinica: paskal (Pa), Pa=N/m²;
- Atmosferski tlak = 10⁵ Pa (bar), milibar = 100 Pa (1 hPa); manometar - mjeri tlak plina u zatvorenom prostoru, barometar - mjeri atmosferski tlak

10. TLAK U TEKUĆINAMA (izborna tema)

- Svojstva tekućina: nestalan oblik ali stalan volumen, slobodna površina mirne tekućine uvijek je vodoravna. Paskalov zakon: Tekućina prenosi djelovanje vanjske sile jednako u svim smjerovima.
- Hidraulički tlak - posljedica je djelovanja vanjske sile na tekućinu. Primjena: hidraulički uređaji kojima možemo malom silom koja djeluje na malom klipu svladati veću silu koja djeluje na većem klipu (kočnice, hidrauličke dizalice, preše...).
- Hidrostatski tlak - posljedica je djelovanja sile teže, a nastaje uslijed vlastite težine stupca tekućine; ovisi samo o visini stupca tekućine i njezinoj gustoći (p = ρhg).
- Arhimedov zakon (zakon plivanja) uzgon U = ρ_tekućine ⋅ V_{tijela uronjenog u vodu} ⋅ g
Uzgon je sila usmjerena suprotno djelovanju sile teže, a posljedica je razlike hidrostatskih tlakova na gornju i donju površinu tijela. Posljedica uzgona je da tijela uronjena u tekućinu imaju težinu manju nego u zraku. Tijela tonu, plivaju ili lebde, ovisno o tome imaju li gustoću veću, manju ili jednaku gustoći tekućine u koju su uronjena.