Rotující vztažná soustava
FYZIKA V POZADÍ
Mechanika Kinematika Relativnost klidu a pohybu Poloha hmotného bodu Dráha hmotného bodu Průměrná a okamžitá rychlost Rovnoměrný přímočarý pohyb Rovnoměrně zrychlený pohyb Volný pád Skládání pohybů a rychlostí Rovnoměrný pohyb po kružnici Dynamika Síla a její účinky Newtonovy zákony 1. Newtonův pohybový zákon 2. Newtonův pohybový zákon 3. Newtonův pohybový zákon Odporové síly Hybnost tělesa Impuls síly Zákon zachování hybnosti Dostředivá a odstředivá síla Vztažné soustavy Inerciální vztažná soustava Neinerciální vztažná soustava Rotující vztažná soustava Mechanická práce Výkon Účinnost Mechanická energie Zákon zachování energie Představy o vesmíru Keplerovy zákony Gravitace Problém tří těles Měření gravitančí konstanty Gravitační, tíhové - kdo se v tom má vyznat Umělé družice Pohyby v gravitačním poli Země Vrhy Slapové jevy Rozměry a pohyby Země Tuhé těleso Skládání a rozkládání sil Moment síly Dvojice sil Těžiště a stabilita tělesa Jednoduché stroje Kinetická energie tuthého tělesa Moment setrvačnosti Volná osa Ráz těles Základní vlastnosti tekutin Tlak Pascalův zákon Hydrostatický tlak Spojené nádoby Atmosférický tlak Vztlaková síla Plování těles Proudění tekutin Bernoulliho rovnice Proudění reálné tekutiny Obtékání těles Vodní motory Využití energie proudící tekutiny Lidské tělo a tlak Použité zdroje Zvláštním příkladem neinerciální vztažné soustavy je rotující soustava. Pro jednoduchost uvažujme, že rotuje rovnoměrně. Můžeme rozlišit dva případy:
Těleso je v neinerciální vztažné soustavě v kliduJako příklad si můžeme vzít holčičku sedící na kolotoči. Z pohledu osoby stojící mimo kolotoč je situace poměrně jasná - na holčičku působí odstředivá síla a jako reakce na ni síla dostředivá (síla rukou, držících se kolotoče). Pro pozorovatele na kolotoči je holčička v klidu, protože pozorovatel rotuje spolu s kolotočem, ale napjaté svaly dávají tušit, že na holčičku působí nějaká síla působící směrem od středu. Jde o setrvačnou "odstředivou" sílu. Obě síly však působí na stejné těleso, a proto nesplňují princip akce a reakce.Těleso je v neinerciální soustavě v pohybuJestliže se v rotující soustavě těleso pohybuje (např. kulička v ruletě), pak na něj působí coriolisova síla. V soustavě otáčející se ve směru hodinových ručiček se pohybující těleso vychyluje vlevo a naopak – koukněte na video s Coriolisovou sílou na kolotoči nebo na video s experimentem o směru otáčení vytékající vody na různých místech Země. . Coriolisova síla závisí na velikosti a směru rychlosti pohybujícího se tělesa![]() Coriolisova síla na Zemi ovlivňuje padání těles - nepadají po přímce; př. při padání z 80 m výšky bude východní výchylka 2,3 cm. Při odstřelování Paříže v I. sv. válce dělem „tlustá Berta“ na vzdálenost 10 km dosahovala odchylka 1600 m. Coriolisova síla ovlivňuje vznik cyklon, pasátů apod. - na severní polokouli se kolem tlakových výší (anticyklon) vzduch pohybuje po směru hodinových ručiček, okolo tlakových níží (cyklon) ve směru opačném. Na jižní polokouli je tomu naopak. Tento jev se projevuje na všech planetách, které mají plynnou atmosféru (příkladem může být Velká rudá skvrna na Jupiteru). Díky coriolisově síle se Golfský proud stáčí k pobřeží Evropy a ohřívá ji. ![]() Jeden z největších vědců všech dob, britský fyzik, matematik a astronom sir Isaac Newton, se zabýval také hydromechanikou. Newton provedl asi před třemi sty lety experiment s vědrem naplněným vodou. Vědro nechal roztáčet na stočeném laně zavěšeném na stropě. Pokusil se vysvětlit rozdíl mezi absolutním a relativním pohybem. Pozoroval jak se na vodorovné hladině postupně vytváří rotační paraboloid. Vytvořil se tak absolutní pohyb vody v prostoru, který není spojen s žádným tělesem, ale místo zaujímané tělesem je v absolutním prostoru. Vysvětlení z hlediska neinerciální vztažné soustavy: při rotaci nádoby kolem svislé osy působí v soustavě mimo síly tíhové i síla odstředivá. Povrch kapaliny se zakřiví tak, aby stál kolmo k výslednici sil v tomto případě k výslednici síly tíhové G = Δmg a síly odstředivé Fo = Δmx0ω2. Výslednice sil leží na přímce jejíž směrnice se shoduje se směrnicí normály k parabole. Vysvětlení z hlediska inerciální vztažné soustavy: z hlediska této soustavy vysvětlujeme parabolický tvar hladiny působením sil vnitřního tření. Jimi je pohyb postupně přenášen od stěn vědra až k ose rotace. Co by se však dělo, kdyby v rotující nádobě byla ideální kapalina v níž žádné síly vnitřního tření nepůsobí?! Zřejmě by hladina zůstala vodorovná. |









