Planety, mince a sklenice vody
17. 1. 2009
Dostředivá síla umožňuje kroužení planet kolem svých hvězd, ale také ji využívají v zábavních parcích! Díky několika málo předmětům, jako je balónek, páru drobných mincí a sklenice vody, Michael předvede tuto důležitou oblast fyziky a vysvětlí, jak naši Zemi drží dostředivá síla na oběžné dráze kolem Slunce.
Michael: Mnoho lidí chodí do zábavního parku kvůli jediné věci: horské dráze. Přitom ale netuší, kolik je v ní vědy.
Tereza: Možná si ani neuvědomujete, že když se řítíte stokilometrovou rychlostí ve vozíku horské dráhy, že nemá motor.
Michael: The conversion of potential energy to kinetic energy is what drives the roller coaster.
Právě přeměna potenciální energie na pohybovou pohaní vozík horské dráhy.
Tereza: Veškerou pohybovou energii, kterou k pohybu potřebujete, získáte, když sjíždíte dolů z prvního kopce.
Michael: A zbytek vykoná gravitace a moment hybnosti.
Michael: Když horská dráha provede otáčku o 360 stupňů, gravitace ji stále přitahuje dolů. Ale moment hybnosti ji žene kupředu.
The result is an inward force toward the centre of the loop, which keeps the roller coaster moving along a curved path.
Výsledkem je síla, která působí do středu smyčky a udržuje vozík v pohybu po zakřivené dráze.
Tereza: Tento tah do středu otáčení se nazývá dostředivá síla.
Tereza: A ještě jednou si předvedeme, co dostředivá síla dokáže.
Michael: Tak připraveni? A pozor.
It’s a tension in a rope that provides the centripetal force.
Napnutý provaz poskytuje dostředivou sílu.
Ready?
And again.
Michael: Dostředivá síla se vyskytuje vlastně u všech pohybů, které probíhají v kruhu.
Tereza: Možná tomu nebudete věřit, ale my spolu s naší planetou se po oběžné dráze kolem Slunce pohybujeme rychlostí 108 000 kilometrů za hodinu.
Michael: The centripetal force of our Sun and its immense gravitational pull keeps our planet in orbit and stops it from flying off into space.
Dostředivá síla našeho Slunce a jeho nesmírná přitažlivost drží naši planetu na oběžné dráze a brání tomu, aby neodletěla do vesmíru.
Michael: Stejná dostředivá síla, která tentokrát vzniká díky napětí provázku, udržuje tenisák na orbitě kolem mne.
Tereza: Působení dostředivé síly můžeme demonstrovat také pomocí mince, kterou umístíme do balónku.
Michael: A balloon is made of long molecules of stretchable rubber.
Balónek je vyroben z dlouhých molekul natahovací gumy.
A proto když balónek nafoukneme, napne se. A podívejte se, tam je ta mince. Toto napětí vytváří nezbytnou dostředivou sílu, která udrží minci v kruhovém pohybu.
Tereza: Pokud balónek dobře rozpohybujete a mince roztočíte, vydrží vám obíhat až třicet vteřin.
Michael: Until the force of gravity, which is acting down on a coin, eventually slows it right down until it stops and falls to the bottom of the balloon.
Dokud přitažlivá síla, která táhne minci dolů, ji nakonec nezpomalí natolik, že se zastaví a spadne na dno balónku.
Tereza: Třetí pokus je pro labužníky. Svíčku umístíme na otáčivou podložku. Když ji roztočíme, vidíme, že plamen se ohýbá ve směru proudění vzduchu.
Michael: However if we place a jar over the candle flame, thus isolating it from air turbulence - note I´ve left some room for the air to get in, …
Když však nad plamen svíčky umístíme sklenici tak, aby ji oddělil od proudění vzduchu, - všimněte si, nechal jsem trošku místa, aby se dovnitř dostal vzduch,…
… a pak roztočíme podložku, vidíme, jak se plamen sklání ke středu.
Tedy ve směru dostředivé síly. A tady je dostředivá síla v praxi. Jen díky ní můžeme spolu s našimi auty, motorkami a koly projíždět zatáčkami.
Autoři: Vladimír Kunz, Michael Londesborough