Nevyrovnané síly a pohyb

Mám zde čtveřici tvrzení a rád bych, abys vymyslel, která z nich jsou pravdivá. První říká, že pohybující se těleso zpomalí, pokud na něj nezapůsobí nevyrovnaná síla ve směru pohybu – zajímavé. Podle druhého si pohybující se těleso zachová rychlost a směr pohybu navždy, pokud na něj nezapůsobí nevyrovnaná síla – také velice zajímavé. Za třetí: Těleso v klidu zůstane v klidu, pokud na něj nezapůsobí nevyrovnaná síla. Za čtvrté: Těleso, na které zapůsobí nevyrovnaná síla, vždy zrychlí ve směru této síly. Teď tě nechám se nad těmito čtyřmi výroky zamyslet, abys mi mohl říct, které z nich jsou pravdivé. Nemusí to být žádný, mohou to být všechny, nebo jen některé. Pojďme se podívat na každé z těchto tvrzení. „Pohybující se těleso zpomalí, pokud na něj nezapůsobí nevyrovnaná síla ve směru pohybu.“ To se aspoň na první pohled zdá být v souladu s naší každodenní zkušeností. Pokud posouvám nábytek po místnosti, řekněme, že toto je můj koberec, po kterém stěhuji televizi, starou, těžkou televizi, udržím ji v pohybu jen tak, že ji budu soustavně tlačit. Nakreslím sílu, kterou tlačím. Říkejme jí Salova televizi tlačící síla. Jediný způsob, jak udržím svou televizi v pohybu, je neustálé působení této síly. Když přestanu, televize zpomalí. Z každodenního života se zdá, že by to mohla být pravda. To se jen zdá, neboť tu vlastně nemám zakreslené všechny síly. Není tu jen má síla, je tu i síla tření. Tak ji označím. Je tu třecí síla. Chceš-li udržet tuto televizi v pohybu konstantní rychlostí… Snažím se ty vektory nakreslit stejné, protože musejí být stejně velké. Pokud chci udržet tuto televizi v pohybu stálou rychlostí směrem, kterým tlačím, musím přesně vyrovnat třecí sílu. Pokud je má síla menší než třecí, televize bude zpomalovat. Pokud je má síla větší než ta třecí, televize bude zrychlovat. V této situaci mám pohybující se těleso, ale vlastně mám vyrovnanou sílu. Moje síla je zcela vyrovnána třecí silou. V jiné situaci, kdybych byl ve vesmíru… Ani tu neuvažuji odpor vzduchu. Každopádně, kdybych byl ve vesmíru, bez planet a v úplném vakuu, pokud se těleso pohybuje a nepůsobí na něj vůbec žádné síly, ať už jsou vyvážené, nebo ne, absolutně žádné síly, pak těleso v pohybu setrvá. Jediný způsob, jak změnit jeho směr, zpomalit ho nebo zrychlit, je použít sílu. Když se vrátím k tomuto příkladu, jediný důvod, proč to zpomalí, je, že když přestanu tlačit, je tu nenulová celková síla, síla tření. Kdybys chtěl jít hlouběji, bude tu ještě trochu odporu vzduchu. Toto tedy není pravda. Těleso v pohybu nemusí zpomalit, nebude-li na něj působit nevyrovnaná síla. Těleso zůstane v pohybu, pokud na něj bude působit vyrovnaná síla, nebo několik vyrovnaných sil, nebo vůbec žádné síly. Toto tedy není pravda. Pohybující se těleso si zachová rychlost a směr pohybu napořád, pokud na něj nezapůsobí nevyrovnaná síla. To je pravda! Přesně to se děje tady v případě cihly letící vesmírnou prázdnotou. Pokud na ni nepůsobí celkové síly, nebude měnit svou rychlost. Jde to, i když síly působí, ale musejí se všechny navzájem vyrovnat. V této situaci, pokud mohu tlačit navěky a podlaha zůstane stejná a s ní i tření, ta věc se bude pohybovat tímto směrem teoreticky navěky. Jediný způsob, jak změnit směr pohybu nebo nějakým směrem zrychlit, by bylo zapůsobit nevyrovnanou silou. Možná kdyby má síla byla větší než ta třecí, nebo naopak. Toto je tedy naprostá pravda. „Těleso v klidu zůstane v klidu, pokud na něj nezapůsobí nevyrovnaná síla.“ To je celkem intuitivní. Pokud necháš něco být, zůstane to ležet na místě. Nezačne se to pohybovat samo od sebe. Toto je tedy pravdivé. Není to jen v situaci bez sil, může také jít o vyrovnané síly. Jediný způsob, jak to můžeš vytrhnout z klidu, je zapůsobit celkovou silou, nevyrovnanou silou. Řekněme, že tato síla je jen o trochu větší než tato, úplně se tedy nevyrovnávají. Opět tedy, toto je pravda. Poslední tvrzení: „Těleso, na které zapůsobí nevyrovnaná síla, vždy zrychlí ve směru této síly.“ Mám-li tedy těleso, na které působí nevyrovnaná síla, pokud síly sečteme… Celková síla působí stejným směrem, kterým se těleso pohybuje. To je pravda! Těleso bude vždy zrychlovat, pokud na něj v tom směru působí nevyrovnaná síla. Dá se na to nahlížet i jinak. Pokud těleso nezrychluje, jako má televize, pohybující se stálou rychlostí, nebo tato věc letící vesmírem, pokud těleso nezrychluje, nepůsobí na něj nevyrovnaná síla. Mohou na něj tedy působit vyrovnané síly, nebo vůbec žádné síly, ale nemůžeš mít nevyrovnanou sílu. Pokud máš nevyrovnanou sílu, těleso bude zrychlovat.