Sily pôsobiace na zvažujúcej sa ceste – naklonená rovina
Invalidný vozík nedokáže vyjsť po schodoch. Preto sú na mnohých miestach vybudované špeciálne prístupové cesty pre vozičkárov hneď vedľa schodísk pre bežných chodcov. Keby ste okolo tlačili plne naložený bicykel, vytlačili by ste ho cez rampu alebo by ste sa rozhodli vyniesť ho hore po schodoch? Bezpochyby by rampa bola lepšou voľbou. Viete predsa, že jej použitie by Vás stálo menej námahy. Ale prečo je to tak? Rampa pre vozičkárov je naklonená rovina, povrch s istým sklonom v porovnaní s horizontálnou rovinou. Na to, aby sme mohli sledovať sily, ktoré na naklonenej rovine pôsobia si najskôr zostavíme silomer s rozsahom 0-2 N. Okrem toho si ešte postavíme skúšobné vozidlo a na naklonenej rovine ho podľa postupu pripevníme k silomeru tak, aby sa mohli vzájomne voči sebe otáčať.
Experiment 14: Na svahu nad zrázom
1.krok: Silomer umiestnite na kraj stola a nechajte vozidlo voľne sa hojdať na povrázku. Odčítajte hodnotu na silomere, posuňte ukazovadlo nahor a nakloňte silomer tak, aby sa povrázok začal okolo kladiek odvíjať. Ukazovadlo ukazuje hmotnosť vozidla. 2.kok: Umiestnite silomer na vrch kôpku dvoch alebo troch hrubých kníh a pomocou kĺbových čapov ho pripevnite k naklonenej rovine. Opäť odčítajte hodnotu. Tá je teraz značne menšia. Opäť sa nám vynára otázka: prečo je sila na naklonenej rovine redukovaná? A odpoveď je: Pretože sila, ktorou pôsobí hmotnosť telesa sa rozdelí na dve rôzne sily. Jednoduchý princíp, ktorý sme sa predtým naučili, sa, pravdaže, uplatňuje aj v tomto prípade : Energia, ktorá sa ušetrí, musí byť kompenzovaná vzdialenosťou. Dopravná značka signalizuje prevýšenie vozovky o 15%. To znamená, že auto musí prejsť približne 10 metrov na to, aby prešlo len o 1,5 m vyššie (1,5 delené 10 = 0,15 alebo 15%). Vodič musí počítať s dlhšou trasou na to, aby svoje vozidlo dostal na vrchol kopca. Ak je svah kopca príliš strmý na to, aby ho auto zvládlo vyjsť priamou cestou, musia byť vybudované serpentíny – cesta sa teda musí stáčať tam a späť.
Vedeli ste?
Prečo je kladka kladkou?
Možno ste sa zamýšľali nad tým, odkiaľ pochádza názov tohto stroja. Pôvod anglickej verzie slova kladka – pulley – pochádza z gréckeho slova polos – záves.
Odporová sila - Trenie
Ako už viete, žiaden stroj nedokáže pracovať bez strát energie. Ale aj predmety, ktoré nie sú strojmi či jednotlivé časti strojov sú počas pohybu spomaľované. Letiaca lopta sa šúcha o vzduch, gumený čln, ktorý ťaháte, sa šúcha o vodu. Keď sa jedno teleso hýbe vnútri iného (vzduch, iné plyny a voda nepatria medzi pevné látky, sú to tekutiny), existuje medzi nimi trecí odpor – v skratke, trenie. Ak sa po sebe hýbe dve pekné telesá, takisto je medzi nimi trenie. Tento druh trenia spomaľuje pohyb. Keď sú telesá v pokoji, nie je medzi nimi trenie. Trenie vzniká v momente, kedy sú telesá uvedené do pohybu alebo sa už v pohybe nachádzajú. Trenie zabraňuje pohybu, pôsobí rovnobežne so styčnou plochou v presne opačnom smere relatívne k smeru pohybu, takže sa správa ako brzdná sila. Trenie je takisto silou.
Tieto naklonené koľajnice, po ktorých sa loď zosunie naspäť na vodnú hladinu, sú natreté špeciálnym prostriedkom na redukciu trenia.
Experiment 15 : Meranie trenia
1.krok:
Krabičku od motorčeka uviažte na koniec závesu silomeru. Silomer pomaly ťahajte po povrchu stola kým sa nenapne šnúrka tvoriaca záves. Teraz opäť slabo potiahnite – tak, aby motorček vyzeral, že sa už-už pohne. Odčítajte hodnotu zo stupnice. Tá predstavuje silu trenia, ktorá vzniká medzi plastovou krabičkou a povrchom stola.
2.krok:
Experiment zopakujte, avšak tentokrát pokračujte v rovnomernom ťahaní silomeru po povrchu stola tak, aby sa krabička ťahala za ním. Pozrite sa na ukazovadlo stupnice. S najväčšou pravdepodobnosťou pracujete na drevenom stole. Ak máte k dispozícii zrkadlo, starú fotografiu či sklo, ktoré môžete zašpiniť, zopakujte experiment na tomto hladšom povrchu.
Čo ste spozorovali? Ručička oproti prvému meraniu trochu poskočila a následne opäť mierne klesla. Trenie bolo na začiatku väčšie než v priebehu pohybu. V prvom kroku experimentu ste merali pokojové trenie. V druhej časti ste mali možnosť pozorovať trenie šmykové. Šmykové trenie je vždy značne menšie než to pokojové. Sami to môžete pocítiť, keď sa pokúšate tlačiť debnu po podlahe. V momente, kedy sa Vám podarí pohnúť ju z miesta, stačí Vám vynaložiť menšiu silu na to, aby ste v pohybe pokračovali. Ten istý prípad nastáva aj pri tlačení auta. Najskôr potrebujete vynaložiť obrovskú silu, potom postupujete jednoduchšie. tomto prípade sa uplatňuje aj iný druh trenia : predovšetkým, valivý odpor. Ten sa správa ako brzda vo chvíli, kedy sa teleso kotúľa po povrchu a je značne menšie než šmykové trenie. Ak sa pokúsite krabicu potlačiť dopredu na dvoch rúčkach od metly schopných rotácie uvidíte, že je to jednoduchšie, než ju tlačiť po zemi. Preto je jednoduchšie nábytok sťahovať pomocou sťahovacieho vozíka. O výhodách valivého odporu sa môžete presvedčiť pomocou naklonenej roviny, ktorú premeníte na šmykľavku končiacu dráhou pomocou páky. Fungovať to bude s vozidlom, ktoré má koľajničku nenápadne schovanú medzi kolesami. Zmätený pozorovateľ si bude lámať hlavu nad tým, ako je možné, že páka dokáže uvoľniť brzdy vozidla. Iba vy budete vedieť, že pohybom páky naraz odsuniete povrch spod vozidla a zároveň nadvihnete vozidlo z koľajničiek.
Vrchná ilustrácia: Trecia sila pôsobí proti ťahu. V priebehu pohybu je vždy menšia než sila, ktorou ťaháte. Spodná ilustrácia: Ak sa povrch postupne zvažuje až do bodu, kedy sa teleso po ňom začne kĺzať, nastala v tomto momente rovnosť medzi trecou silou a silou ťahajúcou teleso nadol po naklonenej rovine.