Vyrovnané a nevyrovnané síly

Často slycháváš o vyrovnaných a nevyrovnaných silách, když se zabýváš fyzikou, V tomto videu ti představím nějaké situace a ty se zamysli nad tím, zda jsou síly v nich vyvážené, nebo ne. Začněme situací, kdy máme zemi. Na té zemi leží kámen. Tíhová síla bude táhnout kámen do středu Země. Bude ho táhnout prakticky vahou kamene, řekněme tedy 5 newtonů směrem dolů. Kámen se však opírá o zemi, ta mu brání v pádu dolů. Země tedy poskytuje sílu mířící vzhůru, v této situaci normálovou sílu. Země vyvíjí normálovou sílu, nakreslím ji zeleně. Země v této situaci vyvíjí normálovou sílu o velikosti 5 newtonů. Tyto síly jsou stejně velké, ale míří opačnými směry. To je první situace. Zamysleme se nad další situací. Nakreslím opět kámen. Je to ten samý kámen, tíha je stále 5 newtonů směrem dolů. Stále je tu normálová síla, země působí silou 5 newtonů vzhůru. Navíc se někdo snaží kámen tlačit. Máme tu človíčka a ten se snaží kámen tlačit silou 2 newtony doprava. Mezi kamenem a zemí je třecí síla, která bude… Udělám tření oranžově… 2 newtony doleva. Toto je třecí síla. Vždy bude působit proti síle, která kámen tlačí. Zkusme další situaci, opět bude velmi podobná. Nakresleme situaci, kdy mám kámen, možná je to ten samý kámen. Tady mám sílu 5 newtonů směrem dolů. Tíhová síla, jako v ostatních situacích. Mám normálovou sílu. Na kámen působí síla 5 newtonů. Tento chlapík zatlačil silněji. Pořádně se do toho opřel. Teď tlačí silou 3 newtony směrem doprava. Třecí síla je pořád 2 newtony doleva. Toto je třecí síla. Zkusme pár dalších situací. Představme si, že toto je země. Kámen není na zemi. Jediná síla působící teď na kámen je tíhová síla působící směrem dolů. Předpokládáme, že moc nemyslíme na… Ale co, mohli bychom se nad tím zamyslet. Máme tíhovou sílu, to je 5 newtonů směrem dolů. Také mám odpor vzduchu. To je něco jako tření o vzduch. Řekněme, že je to 1 newton směrem vzhůru. To je třecí síla, nebo jí můžeme říkat odpor vzduchu. Tato věc během pádu k zemi naráží do částeček vzduchu. Poslední situaci nakreslím zase s kamenem. Zdá se, že celé video je o tomto kameni. V poslední situaci je toto země. Kámen leží v klidu na zemi. Tíhová síla je 5 newtonů směrem dolů. Kámen se opírá o zemi, to je 5 newtonů směrem vzhůru. Tento chlapík tlačí opravdu hodně. Působí silou 4 newtony tímto směrem. Máme 2 newtony tření a ty zatím kreslit nebudu. Také tu máme další postavu, která brání té první v tlačení kamene. Tlačí opačným směrem silou 1 newton. Máme 2 newtony třecí síly a tohoto chlapíka, který tlačí silou 1 newton doleva, spolu s třecí silou máme tedy 3 newtony doleva. Teď se zamysleme, které z těchto sil jsou nevyrovnané, jinak řečeno, které z nich mají nenulovou celkovou sílu? Podívejme se na první situaci. Máme 5 newtonů tíhové síly směřující dolů do středu Země. 5 newtonů normálové síly země podpírající kámen. Tyto dvě mají stejnou velikost a přesně opačný směr, navzájem se tedy vyruší. Tyto síly se navzájem zcela vyrovnají. Celková síla je 0, nejsou tu žádné vodorovné síly. Máme celkovou sílu 0, tyto síly jsou vyrovnané. V této situaci není žádná nevyrovnaná síla. Pojďme sem. Opět máme 5 newtonů nahoru a 5 newtonů dolů, které se vzájemně vyrovnávají. Ve vodorovném směru tento chlapík působí 2 newtony doprava, ale jeho sílu zcela vyrovná třecí síla působící 2 newtony doleva. Protože jsou vyvážené, celková síla je 0 a kámen nebude zrychlovat. Všechny tyto síly jsou vyrovnané, celková síla je tedy opět nulová. V této situaci se ve svislém směru tíha opět vyrovná s normálovou silou země, která kameni brání v pádu do středu Země. Ve vodorovném směru máme dvě síly opačného směru. Chlapík tlačí 3 newtony, ale třecí síla je 2 newtony směrem doleva. Bude tu tedy nějaká celková síla. 3 newtony doprava, 2 newtony doleva, máme celkovou sílu 1 newton doprava. Je doprava podle toho, jak jsem to nakreslil. Máme tedy nenulovou celkovou sílu, nebo to můžeš brát jako situaci, ve které máš nevyrovnané síly. Podívejme se na toto. Máme jen síly ve svislém směru. Máme tíhovou sílu, 5 newtonů působících směrem dolů. Máme sílu opačného směru, sílu odporu vzduchu, 1 newton vzhůru. Ty se však úplně nevyrovnají. Stále je tu celková síla 4 newtony směrem dolů. Proto jde o nevyrovnanou situaci. Konečně poslední situace. Jsme na zemi, normálová síla se vyruší s tíhovou. Ty jsou vyrovnané. Jenže ve vodorovném směru… Doprava působí větší síla než doleva, 4 newtony. 3 newtony je chlapík vpravo plus třecí síla. V této situaci existuje celková síla směřující doprava. Celková síla o velikosti 1 newton směřující doprava. To je situace, ve které máme nevyrovnané síly.