PRINCIP PŘENOSITELNOSTI SIL (ŘEŠENÁ CVIČENÍ) - FYZICKÝ - 2025

Princip přenosu těchto sil, znamená to, že rovnovážná nebo pohyb situace tělesa se nezmění, pokud určitá síla působící na určitém místě na těle je nahrazena jinou. Aby to bylo možné považovat tímto způsobem, musí být splněny dvě podmínky.

První předpoklad je, že nová síla má stejnou velikost, a druhá je, že je aplikován stejný směr, i když je na jiném místě na těle. Obě síly mají stejný výsledek na pevném tělese; proto jsou ekvivalentními silami.

Princip přenositelnosti tedy potvrzuje, že síla může být přenášena stejným směrem. Podobně je třeba poznamenat, že mechanický účinek síly může být jak rotační, tak translační. Praktický příklad významu principu přenositelnosti je, když je tělo tlačeno nebo taženo.

Pokud je hodnota síly, se kterou je tělo taženo nebo tlačeno, stejná a obě síly jsou aplikovány ve stejném směru, výsledný pohyb je přesně stejný. Pro účely pohybu je tedy výsledek stejný, ať už je tělo tlačeno nebo taženo.

Tuhá těla

Tuhé těleso (které se nedeformuje) je jakékoli těleso, které nepodléhá deformacím, když na něj působí vnější síla.

Myšlenka tuhého těla je stále matematickou idealizací nezbytnou pro studium pohybu a příčin pohybu těla.

Přesnější definice tuhého těla je to, co ho definuje jako systém hmotných bodů, ve kterém vzdálenost mezi různými body těla není změněna působením soustavy sil.

Pravda je taková, že skutečná těla a stroje nejsou nikdy úplně rigidní a dochází k deformacím, a to i minimálně, působením sil a zatížení, které na ně působí.

Omezení zásady přenosnosti

Zásada přenositelnosti má určitá omezení. První a nejzřetelnější je v případě, že působící síla nebo síly působí na deformovatelné těleso. V takovém případě bude deformace těla odlišná v závislosti na místě působení sil.

Dalším omezením je to, co lze vidět v následujícím případě. Předpokládejme dvě síly působící vodorovně na konce těla, obě ve stejném směru, ale v opačném směru.

Podle principu přenositelnosti mohly být tyto dvě síly nahrazeny dvěma novými silami aplikovanými ve stejném směru, ale v opačných směrech k původním.

Pro interní účely by nahrazení nemělo žádný dopad. U externího pozorovatele by však došlo k zásadní změně: v jednom případě by aplikované síly byly napětí a v jiném by byly komprese.

Je tedy zřejmé, že zásada přenositelnosti je použitelná pouze z hypotézy její aplikace na ideální pevné látky a z pohledu interního pozorovatele.

Příklady

První příklad

Praktický případ použití principu přenositelnosti nastane, když chcete pohybovat autem skupinou lidí.

Auto se bude pohybovat stejným způsobem, ať už je tlačeno nebo zataženo dopředu, pokud lidé vyvinou sílu ve stejné přímce.

Druhý příklad

Dalším jednoduchým příkladem, ve kterém je splněna zásada přenositelnosti, je princip kladky. Pro účely pohybu je bod na provázku, na který působí síla, lhostejný, pokud je aplikována stejná síla. Tímto způsobem to neovlivní pohyb, pokud je lano více či méně dlouhé.

Řešená cvičení

Cvičení 1

Uveďte, zda je zásada převoditelnosti splněna v následujících případech:

První případ

Síla 20 N působící vodorovně na tuhé těleso je nahrazena jinou silou 15 N působící v jiném bodě tělesa, i když obě jsou aplikovány ve stejném směru.

Řešení

V tomto případě nebude zásada přenosnosti splněna, protože ačkoli jsou obě síly aplikovány ve stejném směru, druhá síla nemá stejnou velikost jako první. Jedna z nezbytných podmínek zásady přenositelnosti proto neexistuje.

Druhý případ

Síla 20 N působící vodorovně na tuhé těleso je nahrazena jinou silou 20 N působící v jiném bodě na těleso a svisle.

Řešení

Při této příležitosti není zásada přenosnosti splněna, protože ačkoli obě síly mají stejný modul, nejsou aplikovány ve stejném směru. Jedna z nezbytných podmínek zásady přenositelnosti opět neexistuje. Lze říci, že obě síly jsou rovnocenné.

Třetí případ

Síla 10 N působící vodorovně na tuhé těleso je vyměňována za další také 10 N působící v jiném bodě na tělese, ale ve stejném směru a směru.

Řešení

V tomto případě je splněna zásada přenositelnosti, protože obě síly mají stejnou velikost a jsou aplikovány ve stejném směru a směru. Všechny nezbytné podmínky zásady přenosnosti jsou splněny. Lze říci, že obě síly jsou rovnocenné.

Čtvrtý případ

Síla klouže ve směru vaší akce.

Řešení

V tomto případě je zásada přenositelnosti splněna, protože jelikož se jedná o stejnou sílu, velikost aplikované síly se nemění a její klouzání je v její linii působení. Opět jsou splněny všechny nezbytné podmínky zásady přenositelnosti.

Cvičení 2

Na tuhé těleso působí dvě vnější síly. Obě síly jsou aplikovány ve stejném směru a ve stejném směru. Je-li první modul 15 N a druhý modul 25 N, jaké podmínky musí splňovat třetí vnější síla, která nahradí výsledný z předchozích dvou, aby byla splněna zásada přenositelnosti?

Řešení

Na jedné straně musí být hodnota výsledné síly 40 N, což je výsledek sčítání modulu obou sil.

Na druhou stranu musí výsledná síla působit v kterémkoli bodě přímky spojující dva body působení obou sil.

Reference

1. Tuhé tělo (nd). Na Wikipedii. Citováno z 25. dubna 2018, z es.wikipedia.org.
2. Síla (nd). Na Wikipedii. Citováno z 25. dubna 2018, z en.wikipedia.org.
3. Cutnell, John D.; Johnson, Kenneth W. (2003). Physics, Sixth Edition. Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons Inc.
4. Corben, HC; Philip Stehle (1994). Klasická mechanika. New York: Publikace Dover.
5. Feynman, Richard P.; Leighton; Sands, Matthew (2010). Feynman přednáší fyziku. Svazek I: Hlavně mechanika, záření a teplo (vydáno New Millennium ed.). New York: Základní knihy.