Fyzika rotacn

1
Fyzika rotacních teles

• Vojtech Kadlec, Petra Šimková
• Petr Zdráhal, Lucie Štolcová
• Radek Cerný

2
Co nás ceká a nemine

• Osobnosti
• Základy z rotace
• Rotace v praxi a aplikace
• Jo-jo, diabolo
• Fyziky znalý judista
• Odkazy

3
Heinrich Gustav Magnus (1802-1870)
3
4
Heinrich Gustav Magnus (1802-1870)

• nemecký fyzik a chemik
• studoval v Berlíne, Stockholmu, Paríži (jeho
  ucitelem byl napr. Gay-Lussac)
• stal se velice oblíbeným ucitelem
• 1827-1833 zejména výzkum v oblasti chemie
  (nekolik objevu, nejvýznamnejší Magnusova zelená
  sul Pt(NH3)4PtCl4)
• 1845 získal titul profesora
• 1865 reprezentoval Prusko na konferenci týkající
  se jednotného metrického systému

5
Magnusuv efekt (jev)

• - otácející se objekt v tekutine ci plynu
• objekt vytvárí vír - na jedné strane se objekt
  pohybuje stejným smerem jako vír -gt zvýšená
  rychlost
• druhé strane se objekt pohybuje opacným smerem
  než vír -gt rychlost klesá
• tlak vzduchu je zmenšen o hodnotu úmernou ctverci
  rychlosti
• využití napr. v mícových hrách nebo u letu hmyzu

6
Magnusuv efekt (jev)
4
7
Jakob Steiner (1796 - 1863)
5
8
Jakob Steiner (1796 - 1863)

• - švýcarský matematik
• císt a psát se naucil teprve ve 14ti letech
• studoval v Heidelbergu, kde též ucil, výukou se
  zabýval i v Berlíne
• pusobil jako profesor v Königsbergu
• nejvýznamnejším polem jeho pusobnosti byla
  geometrie
• Steinerova veta

9
Základy rotace ve 3D

• poloha hmotného stredu... RT?miri/?mi
• moment síly... Nr x FdL/dt
• moment hybnosti jedné cástice... Lr x p
• kinetická energie rotace... Ek 1/2L?

10
Aplikace

• Príroda
• Planety, hvezdy vlastne nevíme proc, pocátecní
  moment hybnosti
• Rostliny javor, habr
• Prumysl
• Gyrokompas
• Umelý horizont
• FES (Flywheel energy storage)
• Zábava
• Jo Jo
• Diabolo.

11
13
14
12
FES (Flywhell Energy Storage)

• ekologický
• efektivní (90 návratnost)
• dlouhá životnost
• vysoká energetická bilance (130 Wh/kg 500J/g)
• velké výstupní hodnoty

13
Diabolo

• cínské jo-jo (dynastie Han 206BC)
• název z reckého DIABALLO
• moderní podoba Gustave Philippart (Fr. 1906)
• popularizováno v 80.letech

12
14
Jo-Jo

• osa rotace prochází težištem
• na Jo-Jo pusobí síla tíhová FG
• a síla napetí vlákna F
• Jaké je zrychlení Jo-Ja?
• Jaká je síla napetí vlákna?

15

• v težišti pusobí tíha G m.g
• na obvodu pusobí síla napetí vlákna F
• pro zrychlení platí ar.e

1
16
Chvat o goši
2
17

• zápasník v judu se chystá položit svého
  osmdesátikilového soka na žínenku.
• pri tomto chvatu na nej pusobí silou F
• osou otácení je spojnice ramenního a kycelního
  kloubu zápasníka
• rameno pusobící síly pro bežné situace d1 30 cm
• zápasník udelí souperi úhlové zrychlení -6
  rad.s-2
• moment setrvacnosti soupere vzhledem k ose
  otácení je asi 15 kg.m2

18
2
19
Odkazy

• 1 Štoll, I. Svet ocima fyziky. Prométheus,
  Praha, 1996.
• 2 Halliday, D., Resnick, R., Walker, J.
  Fyzika. VUTIUM, Brno, 2003.
• 3 http//en.wikipedia.org/wiki/Heinrich_Gustav_M
  agnus (7.4.07)
• 4 http//en.wikipedia.org/wiki/Magnus_effect
  (7.4. 07)
• 5 http//en.wikipedia.org/wiki/Jakob_Steiner 
  (10.4.07)
• 6 http//faculty.evansville.edu/ck6/bstud/steine
  r.html (10.4.07, Clark Kimberling)
• 7 http//farside.ph.utexas.edu/teaching/329/lect
  ures/node43.html (7.4.07, Richard Fitzpatrick)
• 8 http//www.techblog.cz/fyzika/jak-leta-hmyz-pr
  oc-cmelak-muze-letat.html (7.4.07, Martin
  Srubar)
• 9 http//www.osel.cz/index.php?clanek1956
  (7.4.07, Jaroslav Petr)
• 10 http//en.wikipedia.org/wiki/Flywheel_energy_
  storage (11.4.07)
• 11 http//rpm2.8k.com/basics.htm (11.4.07,
  fradella_at_earthlink.net)
• 12 http//www.ping.be/ping7849/diabolo.gif
  (11.4.07)
• 13 http//upload.wikimedia.org/wikipedia/en/2/22
  /Carpinus_seed.jpg (11.4.07)
• 14 http//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons
  /7/72/Maple-seed.jpg (11.4.07)