Sila teže, težina i težište tijela

0
2949

 

Kad neki predmet držimo na ruci, on nam pritiskuje ruku prema dolje. Silu kojom tijelo pritiskuje vodoravnu podlogu na kojoj stoji zovemo težina tijela.

Sila teže i težina tijela imaju istu jačinu, pravac i smjer, ali nemaju istu napadnu tačku.

-Napadna tačka sile teže koja djeluje na tijelo je u tijelu.
-Napadna tačka težine tijela nalazi se u tački u kojoj je tijelo poduprto ili u tački vješanja.

Težina tijela jednaka je sili teže samo ako se tijelo nalazi na nepokretnoj podlozi ili okačeno visi. 

 

Sila kojom tijela usljed sile Zemljine teže pritiskuju nepokretni oslonac ili zatežu konac za koji su obješena, naziva se težina tijela. Težina tijela je po jačini jednaka proizvodu mase tijela i grvaitacionog ubrzanja i djeluje vertikalno naniže prema Zemlji.


U tom slučaju težina je jednaka sili zemljine teže. Jedinica za težinu je kao i za silu (1N). Težina tijela mase 1kg jednaka je 9,81N.

 

 

Sila teže djeluje na tijelo, a težina djeluje na podlogu na kojoj stoji tijelo ili na konac na kojem visi. Sila teže i težina tela imaju isti intenzitet, pravac i smjer ali nemaju istu napadnu tačku. Napadna tačka sile teže nalazi se u tački tijela koja se naziva težište, dok težina tela deluje na tačku oslonca ili vešanja.

 

 

Ako tijelo pada tada se nalazi u bestežinskom stanju (nema težinu). Zbog sile teže sva tijela koja su spriječena da padaju pritiskuju podlogu ili zatežu konac o koji su obješeni.

 

 

Tijela svuda u svemiru, na drugim nebeskim tijelima i na Zemlji imaju istu masu.

Težina tijela jednaka je sili teže ako se tijelo kreće ravnomjerno.

Od čega zavisi težina tijela?

Fizičari su ogledima utvrdili da težina tijela ovisi o njegovoj masi. Što je veća masa tijela, to je njegova težina veća. To znači da su težine dvaju tijela jednake, ako su njihove mase jednake, pod uslovom da se nalaze na istom mjestu na Zemljinoj površini gdje je gravitaciono ubrzanje isto.

Primjer1: Kad tijelo mase 1kg njegova težina iznosi 9,81N,
-Kad tijelo mase 3kg ima težinu G =3kg . 9,81N/kg = 29,43N; težina se povećala 3 puta
-Kad tijelo mase 10kg ima težinu G =10kg . 9,81N/kg = 98,1N težina se povećala 10 puta.

Na nekoj drugoj planeti koja ima gravitaciono ubrzanje različito od ubrzanja Zemlje, težina tijela iste mase biće različita. Tijela iste mase na različitim planetama imaće različitu težinu.

Primjer2: Slika prikazuje tijelo u bestežinskom stanju, da tijelo ima svuda istu masu na Zemlji i Mjesecu, koja iznosi 60 kg. Iako je masa stalna bilo gdje da se tijelo nalazi  težina tijela razlikuje. Tijelo na Zemlji ima težinu 588,6N, na Mjesecu ima težinu 97,32 N. Masa je stalna, dok za istu masu tijelo ima skoro 6 puta veću težinu na Zemlji nego na Mjesecu, zato što gravitaciono ubrzanje Mjeseca iznosi gm = 1,6 m/s².

Drugi Njutnov zakon ima  isti oblik i u ubrzanom sistemu ako silama koje nastaju zbog djelovanja drugih tijela dodamo i inercijalnu silu.

Primjer:  Odnos težine i sile teže pri vožnji liftom. Mjerimo težinu ribe u liftu dok se lift kreće ubrzano vertikalno naviše i ubrzano vertikalno naniže. Na slici a kazaljka pokazuje veću težinu kada se lift kreće ubrzano vertikalno naviše od težine koje tijelo ima kad lift miruje ili se kreće ravnomjerno. Na slici b vaga pokazuje manju težinu od one koju ima tijelo kad lift miruje ili se kreće ravnomjerno.

Iz iskustva znamo da tijelo miruje na nepomičnoj podlozi (stolu), budući da na njega istovremeno djeluju težina, G, i otpor podloge FN.  Jačine ovih sila su jednake, istog su pravca i suprotnog su smjera te se međusobno se poništavaju. Ta sila naziva se i silom reakcije podloge (reakcija podloge, normalna reakcija podloge, “support force”, itd.) Vektor reakcije podloge okomit je na podlogu tj. leži na “normali” na podlogu. Zato se ponekad kaže – normalna sila podloge.

 

Sila Zemljine teže je Razlog zbog kojeg biljke rastu naviše, a korijen ide u zemju je gravitaciona sila. Kada bi se ovoj sili suprotstavila neka jača sila korijen biljke bi se pružao u smjeru djelovanja te sile. To možemo dokazati pomoću narednog eksperimenta koji je još prije sto godina izveo engleski botaničar Najt. On je stavio sjemenke da proklijaju na obodu točka, koji se brzo okreće. Prilikom brzog okretanja dejstvo centrifugalne sile prevazilazilo je dejstvo gravitacione sile. Pošto je ona usmjerena radijalno od centra, žile izdanka okrenule su se napolje, a stabla unutra. Ovo nam jasno pokazuje da sila Zemljine teže određuje smjer u kome će se pružati korijen biljke.

 

Težište tijela

Sva tijela imaju tačku koju zovemo težište tijela. Iz mnogo primjera znamo da ravnoteža tijela zavisi od položaja oslonca tijela na drugo tijelo, u odnosu na pomenuto težište tijela.

Primjer: Pomjerajte prst ka centru. U tački u kojoje skoncentrisana sva težina možete držati olovku. Pomjerite prst samo malo ulijevo ili udesno. Šta primjećujete? Pokušajte držati olovku na jednom prstu u bilo kojoj drugoj tački, olovka će pasti.

 

Šta je težište tijela?

Na tijelo kao na sistem čestica djeluje sila koju zovemo rezultujuća sila teže. Ako svako tijelo predstavlja zbir čestica onda je rezultujuća sila teže sila koja djeluje na tijelo zbir sila koje djeluju na svaku česticu pojedinačno. Napadna tačka te rezultujuće sile teže naziva se težište. Zato se sva tijela na Zemlji ponašaju kao da je cijela njihova težina koncentrisana u jednoj tački težištu tijela. Težište predstavlja napadnu tačku rezultujuće sile Zemljine teže svih sila koja djeluje na svaku česticu tijela pojedinačno. Kako određujemo težište tijela?

 

Težište predstavlja napadnu tačku rezultujuće sile Zemljine teže svih sila koja djeluje na svaku česticu tijela pojedinačno.

 

Kako određujemo težište tijela?

Primjer1: Na slici vidimo viljušku, kašiku i čačkalicu koja se oslanja na ivicu čaše. Čačkalica se na čašu oslanja u tački koja je njeno težište, što je i razlog da viljuška i kašika stoje kao na slici.

 

 

Težište možemo lako odrediti za homogena tijela koja imaju pravilan geometrijski oblik.Težište se za ova tijela nalazi u presjeku težišnica.

Ako tijelo nema homogen sastav, a ima pravilan geometrijski oblik njegovo težište se
ne može geomtrijski odrediti.

 

 

Primjer2: Točak napravljen od drveta, na koso postavljenoj dasci miruje. To bi bio paradoks da se djevojka nije dosjetila da pomjeri težište. Jedan metalni čep je ugradila blizu ivice točka . Težište ovog točka je veoma nisko i on je stabilan, miruje. Ovakav točak nije homogeno tijelo. Nije ista gustina tvari u svim njegovim dijelovima.

 

 

Primjer3: Možemo, olovku, knjigu, ali i bilo koje drugo tijelo držati u jednoj tački, ako je ta tačka težište tijela.

 

Vrste ravnoteže

Prema položaju oslonca i težišta postoje tri vrste  ravnoteže (slika iznad):
– stabilna, tijelo se nalazi u stabilnoj ravnoteži ako se tačka oslonca nalazi iznad težišta,

– labilna, tijelo se nalazi u labilnoj ravnoteži ako se tačka oslonca nalazi ispod težišta,

– indiferentna, tijelo se nalazi u indiferentnoj ravnoteži ako se težište nalazi u tački oslonca.

Stabilnost tijela na podlozi

Od čega zavisi stabilnost tijela na podlozi?
Iskustva pokazuju da je stabilnost tijela na podlozi veća što je veća težine tijela i što je veća površina oslonca na kojoj se nalazi. Također, što je visina težišta iznad oslonca veća, stabilnost je manja.

Primjer1:

Kamion na slici 1 je stabilan. Normala koja prolazi kroz težište se nalazi između točkova automobila. Kamion na slici 2 je nestabilan. Normala koja prolazi kroz težište prelazi ivicu točkova automobila. U tom slučaju dolazi do prevrtanja kamiona.

 

 

 

”Formula 1” na slici , njeno težište se nalazi između točkova automobila i veoma je nisko blizu zemlje. To omogućava da se ne prevrne u toku brze vožnje.

 

 

Primjer2: Na slici je prikazana jedna ista knjiga u dva različita položaja. Knjiga je stabilnija u položaju kada većom površinom dodiruje podlogu, slučaj gdje je težište bliže Zemlji knjiga je stabilnija.

Na slici je stabilnija stolica sa četiri noge nego sa tri noge. Razlog tome je što je u prvom slučaju veća dodirna površina sa podlogom.

Primjer3: Stabilna i nestabilna kokoš!

Iz primjera vidimo da je težište niže (bliže zemlji) tijelo je stabilnije. Zbog toga se,  motor kod motornih vozila (automobila, kamiona) postavlja veoma nisko, a točkovi moraju biti dosta široki kako bi se što više spustilo njihovo težište i poboljšala stabilnost vozila, kako bi bilo manje vjerovatno da će se vozilo prevrnuti u slučaju sudara.

LEAVE A REPLY