Matematické Fórum

Nevíte-li si rady s jakýmkoliv matematickým problémem, toto místo je pro vás jako dělané.

Nástěnka
22. 8. 2021 (L) Přecházíme zpět na doménu forum.matweb.cz!
04.11.2016 (Jel.) Čtete, prosím, před vložení dotazu, děkuji!
23.10.2013 (Jel.) Zkuste před zadáním dotazu použít některý z online-nástrojů, konzultovat použití můžete v sekci CAS.

Nejste přihlášen(a). Přihlásit

#1 06. 05. 2017 18:20

stereo-total-music
Příspěvky: 213
 

Silové působení při roztáčení disku

Mějme disk, který se může otáčet podle osy rotace. Pro jednoduchost uvažujme, že jeho hmota je homogenně distribuována podél osy rotace, a na disk nepůsobí gravitační síla ani třecí síly při otáčení.

V prvním případě je disk v klidu. Na všechny elementy disku působí nulové elementy sil. Moment síly a moment hybnosti disku jsou nulové vektory.

Ve druhém případě člověk roztočí disk rukou. To znamená, že člověk působí na elementy disku nenulovými elementy sil, které jsou kolmé na vektory polohy elementů od osy rotace. Při roztáčení disku je tedy nenulový moment síly, to znamená že se mění moment hybnosti disku.

Po roztočení disku působí na všechny elementy disku pouze elementy dostředivých síl, které jsou rovnoběžné s jejich vektory polohy od osy rotace, a výsledný moment síly disku je tak nulový. Moment hybnosti roztočeného disku se němění a je to nenulový vektor.

Jsou tyto úvahy správné?

Když si představím, že člověk působí na disk tečnou silou, tak mi vyychází, že elementy tečných sil každých dvou bodů disku s opačnými vektory polohy od osy rotace se vykrátí, a celková síla působící na disk je nulová. Je to tak?Proč?

Offline

  • (téma jako nevyřešené označil(a) KennyMcCormick)

#2 08. 05. 2017 01:12

KennyMcCormick
Příspěvky: 1677
Reputace:   49 
 

Re: Silové působení při roztáčení disku

Jsou tyto úvahy správné?

Ano.

Když si představím, že člověk působí na disk tečnou silou, tak mi vychází, že elementy tečných sil každých dvou bodů disku s opačnými vektory polohy od osy rotace se vykrátí, a celková síla působící na disk je nulová. Je to tak?Proč?

Je to tak. Celková síla musí být nulová, jinak by se disk jako celek začal pohybovat zrychleným pohybem nějakým směrem.

Jak je tedy možné, že se roztočí?

Je to proto, že každý element síly má jiné působiště. Tudíž od každého elementu pochází jeden element momentu. Když všechny tyhle elementy momentu sečteme, získáme nenulový výsledný moment $M$, a proto se disk roztáčí. :)

Jestli tě mate, že si představíš působení rukou na disk v jediném konkrétním bodě disku silou $\vec{F}$ a proto se zdá, že celková síla nemůže být nulová, protože už tam žádná jiná síla není... osa rotace působí silou $\vec{F}$ v opačném směru. :)
$-\vec{F}+\vec{F}=\vec0$


Even if you take the best course of action, the universe is still allowed to say "So what?" and kill you.

Offline

 

#3 15. 05. 2017 14:02

stereo-total-music
Příspěvky: 213
 

Re: Silové působení při roztáčení disku

↑ KennyMcCormick:
Díky, už jsem na to přišel :-)

Offline

 

#4 15. 05. 2017 20:31 — Editoval stereo-total-music (15. 05. 2017 20:42)

stereo-total-music
Příspěvky: 213
 

Re: Silové působení při roztáčení disku

↑ KennyMcCormick:
Stále mám problém s touto interpretací: moje ruka působí na celý disk nulovou silou, a podle zákona akce a reakce by v tom případě měl disk působit na mojí ruku nulovou silou. Také se v tomto případě musí uvažovat moment síly působící na disk místo síly působící na disk?

Offline

 

#5 16. 05. 2017 06:16 — Editoval KennyMcCormick (16. 05. 2017 06:24)

KennyMcCormick
Příspěvky: 1677
Reputace:   49 
 

Re: Silové působení při roztáčení disku

moje ruka působí na celý disk nulovou silou, a podle zákona akce a reakce by v tom případě měl disk působit na mojí ruku nulovou silou

Ano, je to tak.

Také se v tomto případě musí uvažovat moment síly

Moment síly se musí uvažovat, protože tam je - všechny elementy momentu síly dohromady vytvářejí celkový moment síly.

místo síly působící na disk

Počítá se jak se silou působící na disk, tak i s momentem síly.

Jiný případ je, kdy působíš na disk v jednom konkrétním místě (a ne ve všech místech najednou), tehdy není celková síla, kterou působíš na disk, nulová, a tedy i disk na tebe působí nenulovou silou.

EDIT: Pro přehlednost: Jsou to dva odlišné případy: V jednom (který nastává běžně) působíš na disk v jednom konkrétním bodě silou, ve druhém (o kterém mluvíme) působíš elementem síly na každý element disku. Efekt na roztočení disku je tentýž, protože je tentýž celkový moment.


Even if you take the best course of action, the universe is still allowed to say "So what?" and kill you.

Offline

 

#6 16. 05. 2017 07:19

stereo-total-music
Příspěvky: 213
 

Re: Silové působení při roztáčení disku

KennyMcCormick napsal(a):

Jiný případ je, kdy působíš na disk v jednom konkrétním místě (a ne ve všech místech najednou), tehdy není celková síla, kterou působíš na disk, nulová, a tedy i disk na tebe působí nenulovou silou.

Ale podle pohybové rovnice:
$\vec{F}=\int_{V}^{ }\vec{a} dm$
by celková síla působící na disk měla být nulová, i když působím rukou v jednom konkrétním místě disku.

Offline

 

#7 16. 05. 2017 10:44

KennyMcCormick
Příspěvky: 1677
Reputace:   49 
 

Re: Silové působení při roztáčení disku

V takovém případě je celková síla působící na disk nulová, protože
↑ KennyMcCormick:

osa rotace působí silou $\vec{F}$ v opačném směru. :)
$-\vec{F}+\vec{F}=\vec0$

:)

Celková síla, kterou ty působíš na disk, je nenulová. Ale celková síla působící na disk nulová je. :)


Even if you take the best course of action, the universe is still allowed to say "So what?" and kill you.

Offline

 

#8 16. 05. 2017 11:52

stereo-total-music
Příspěvky: 213
 

Re: Silové působení při roztáčení disku

↑ KennyMcCormick:
Když si to interpretuji s tím působením osy rotace, tak mi to dává smysl.
Pomocí působení osy rotace se tedy vysvětluje skutečnost, že ruka působí na disk nenulovou silou, disk působí na ruku nenulovou silou, a přitom podle teorie je celková síla působící na disk nulová:
$\vec{F}=\int_{V}^{ }\vec{a} dm$

Offline

 

#9 17. 05. 2017 10:15 — Editoval KennyMcCormick (17. 05. 2017 10:15)

KennyMcCormick
Příspěvky: 1677
Reputace:   49 
 

Re: Silové působení při roztáčení disku

↑ stereo-total-music:

Pomocí působení osy rotace se tedy vysvětluje skutečnost, (...).

Ano. :)

podle teorie

I ve skutečnosti. :)


Even if you take the best course of action, the universe is still allowed to say "So what?" and kill you.

Offline

 

Zápatí

Powered by PunBB
© Copyright 2002–2005 Rickard Andersson