ipsace i tiskace
18.12.2006
Akce a reakce
Fysikální zákony mají jednu sympatickou vlastnost. Musí se jimi řídit každý, dokonce i Paroubek. (Pomyšlení, jak moc ho to asi štve, mě naplňuje radostí)
Shodou náhod se mi tento týden po dlouhé době dostaly do ruky nějaké moje staré dokumenty. Ta nostalgie! Očkovací průkaz. Průkaz SSM :-) Diplom vítěze táborové soutěže ve zpěvu. Soutěž v kreslení křídou na chodník... a taky pozvánka k soustředění před Mezinárodní fysikální olympiádou.
To soustředění byla akce, ktera stoji za letmou zmínku. Sešli jsme se tam samí blázni, okamžitě jsem poznal důvěrně známý pocit, že jsem nejhloupější ze všech lidí v areálu. Celý první den jsem chodil s hlavou mezi rameny, pokud jsem měl dojem, že na mě někdo mluví, přectíral jsem, že se mi rozvázaly obě tkaničky
- Objem koule
- V=4/3 π r3
kde r je poloměr,
π je Ludolfovo číslo (3.14159265358979323...)
Kamarádi, z nichž jsem ani jednoho neznal, polohlasně počítali integrály a tensory. Teprve druhý den nastal průlom. Jeden obzvlášť snaživý chlapec, vypadaje jak komiksová postavička šprta z třetí B, ze zeptal neadresně do placu: "Jak se vypočítá objem vesmíru? "
Po chvili ticha se ozvalo překvapivě blízko mě: "Čtyři třetiny pí er na třetí!"
Okamžitě jsem věděl, kdo bude můj nejlepší kamarád. Konečně stejný hlupák jako já! Od té doby jsme si užívali báječné prázdniny se spoustou zajímavých fysikálních hádanek. A víte co, já vám jednu dám, ale až na konci. Teď slíbený plovoucí led.
Jedna z nejvýstižnějších formulací Archimédova zákona říká: Těleso ponořené do kapaliny je nadlehčováno silou, která se rovná tíze kapaliny o stejném objemu, jako je objem ponořené části tělesa.
Mějme nádobu, v ní vodu a na ní plovoucí led. Kostku ledu vážící 1kg. Jakou silou je led nadlehčován? Přesně takovou, kolik váží voda, zaujímající stejný objem, jako je ponořená část ledu. Koik přesně? Přesně silou, kterou váží 1kg! Jinak by led neplaval. Je to zákon akce a reakce. Jestliže led váží 1kg a plave, pak působí svou tíhou na vodu. Naopak přesně stejnou silou působí vytlačená voda na led, síly musí být v rovnováze.
Co z toho plyne? Že led zaujímá pod vodou přesně stejný objem, jako má voda o hmotnosti 1kg. Co vznikne rozpuštěním 1kg kostky ledu? 1kg vody. Tato voda přesně vyplní ten vytlačený objem. Čili hladina se ani nehne!
Tolik k minulému spotu. Nikoli k následné diskusi.
V moři je totiž sůl. V ledu není. Slaná voda má vyšší hustotu. Čím je voda slanější, tím je hustší. Jestliže nyní je voda nějak slaná, po roztání plovoucích ledovců bude slaná méně. Méně hustá voda zabere větší objem, čili dojde k malilinkatému vzestupu hladiny. Je to tak, pomineme-li další vlivy.
hádanka
Zákon akce a reakce jsem už zmiňoval. Jestliže voda působí vztlakem na led, pak led působí přesně stejnou tíhovou silou na vodu. Zákon akce a reakce říká toto.
Jestliže jedno těleso (A) působí v určitém bodě na jiné těleso (B) určitou silou, pak ve stejném bodě působí těleso (B) na (A) silou reakce. Tyto síly jsou stejně velké a mají opačné znaménko.
A teď jednoduchá úloha:
Kůň táhne vozík. V oji působí na vozík síla F. Dle zákona akce a reakce působí v oji vozík na koně silou G. Tato síla jde přesně opačným směrem, než táhne kůň. Obě síly se ruší, protože jsou stejně velké.
Jak to, že se vozík rozjede?
Řešení tentokrát ponechám na vás. Nebojte se uvažovat nahlas v komentářích. Na této trivialitce si lámali hlavy a zuby mí spolusoustředící se olympionici :-)
Komentáře (52)
Varování:
Budu zde nechávat jen komentáře, které se mi líbí. Demokracie je sen. Nechte si o ní zdát :-)Fyzice nerozumím, akorát si matně pamatuju, že není síla jako síla, a ne pro všechny asi platí, že se vyruší.
Zabírání koní v těžkým tahu je moc hezkej pohled, přímo těžkoatleticko akční, když koně se zadníma nohama jako pružinou a s hřbetem vyklenutým prsama proti chomoutu jdou občas skoro do kolen... Páka, kladka, nakloněná rovina, kolo na hřídeli... tření... (říkával nám jeden na vejšce: Dámy, pro mechanizacční prostředky stejně jako pro vás je nejdůležitější fyzikální vlastnost tření!!)
BTW: Vozka, který by nechal koně tahat vozík za oj, by byl asi záhy lynčován rozezleným davem kvůli týrání zvířat. :-)
Zpět ke koni. Táhne-li kůň vůz, podle zákona akce a reakce ho zpět "strhává" stejná síla, jakou tahá. Kdyby zákon akce a reakce neplatil, kůň by mohl táhnout libovolně těžký vozík, protože by vůbec jeho váhu necítil. On by na vozík nějak silově působil ale ten by vůbec nepůsobil na něj.
BTW. Ja jsem mel na okresnim kole fyzikalni olympiady obdobnou ulohu:
Dva kosy se pretahuji o zizalu, kazdy na ni pusobi silou 2N. Roztrhnou tu zizalu? Zduvodnete.
TO byla otazka na ktery jsem se zasekl. Tusim ze to bylo v paty tride a neslo mi dohlavy jak muzu rict zda ano nebo ne, kdyz nemam specifikovanou silu pri ktere se zizala roztrhne (tzv. pevnost zizaly v tahu, ale tento pojem jsem tehdy neznal). Tak jsem to tam napsal a bylo to spatne. Spravna odpoved bylo ze ne, protoze se sily vzajemne vyrusi. Od te doby jsem na Fyzikalni olympiady zanevrel. Ne tak na fyziku :)
Zjednodušíme-li soustavu na koníka s břemenem (kola pouze snižují zátěž oproti třeba saním, ale principiálně to nemá vliv), máme soustavu kopyto-cesta.
Kopyto působí na cestu silo F vyvolanou koníkovými svaly. Cesta působí na kopytou stejnou silou, ale opačně orientovanou. Jenže cesta není dokonale hladká a tudíž klade odpor. Tato síla je tam jaksi "navíc" (působí ve stejném směru jako reakční síla cesty na koníkovu tažnou sílu) a proto je výslednice směrem dopředu. Koník jde.
Pokud bude reakční síla nulová (obecně velmi malá) - například na velmi hladkém ledě - bude akční síla (svaly pohybující nohou) a reakční síla (reakce podložky na kopyto) v rovnováze a kůň si dá do držky...
(u oje používám ženský rod. Podle vzoru "pyj")
Johny, tak ňák...
Fousku - nám poétům jest antipatické vyjadřovat se zkostnatělým matematicko fyzikálním jazykem, připusť nám právo nadsázek, paralel, hyperbol a mlžení a mírného matení nepřítele, aby onen měl možnost zažít ten opojný pocit "Heuréka! Přišel jsem na to!". :-))
poetové to maj jednodušší - ti každé hnutí mysli hned považují za podstatu věci :-))
spíš teda dojde k pohybu z tepelné roztažnosti vody, která neměnila skupenství a která se taky ohřeje (když se ohřeje všechno) a zároveň ochladí rozpuštěním ledu a k tomu ještě voda při nízkých teplotách dilatuje podivně a do toho ta sůl ... nějak se úloha kurevsky komplikuje ... :-)))
Poeta nedokazuje, leč působí, leč leč... Společného mají - oba svou cílovou skupinu nějakým způsobem přesvědčí, že "na tom něco je..." :-)))
Roji - jo, přesně. :-) Ale i v celostátním kole jim jednou našla krpu. :-)
Helejte, máte dvě možnosti, milí fyzici. Buď počkat, až to bude, a pak to změřit, a nebo spočítat všechny možný varianty všech možných vzájemných ovlivnění se všech možných proudů, směrů, vzduchů, teplů, skupenství, koncentrací, a jiných nyjancí na celé zeměkouli i v její atmosféře a pak se přít, kdo jich započet víc a má tudíž přesnější výsledek plus mínus milimetr.
A než to rozřešíte, tak třeba ty ledovce roztajou taky. :-))
ale ... jinak se na těch pár milimetrů rozdílu dívám já, bydlící na kopci a jinak průměrný benátčan :-)))
Spousta spravnych reseni tu padlo, takze to shrnu:
Predevsim je nutne si uvedomit, ze zakon akce a reakce plati VZDY, v kazdem okamziku. Takze NIKDY neni sila F vetsi nez G. Jde o to, ze sila G (tedy ta "brzdici") ma dve slozky. Treci, ktera je vicemene konstatni a SETRVACNOU, ktera se rovna soucinu hmotnosti vozu a ZRYCHLENI. (G2 = m a)
A kde je ZRYCHLENI, tam je POHYB. :-)
Jinaxamozrejme, jak nekteri uvedli, celou soustavu konik+vuz uvadi do pohybu vpred reakce podlahy na zaber kopyt vzad. I zde jsou sily presne v rovnovaze.
ad [36] Ten nebohy hoch mi vnukl bajecny napad. Davam mu tak 5 spotu. Maximalne 6. Paxe tu uz urcite neukaze :-))
Akorát že ze mě byl tenhle slib vymámen kvůli elektrice a magnetismu a ještě navíc na třetí pokus na černej termín... :-))
"Člověče, vy jste nepřítelem převodovek!!!"
I přes to je ze mě teď automobilový konstruktér :-)
Přidání komentáře...
Aktivní styl
