background image

00506 Dynamika D 

TEORIA 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

00506 

Podstawy dynamiki D

 

Część 2 

Siły kontaktowe. 

Zasada zachowania pędu. 

Ruch po równi pochyłej. 

Dynamika ruchu po okręgu. 

 

Instrukcja dla zdającego  
 
1.

 

Proszę sprawdzić, czy arkusz teoretyczny zawiera 10 
stron. Ewentualny brak naleŜy zgłosić.

 

2.

 

Do arkusza moŜe być dołączona karta wzorów i sta-
łych fizycznych. Jeśli jest, naleŜy ją dołączyć do od-
dawanej pracy.

 

3.

 

Proszę uwaŜnie i ze zrozumieniem przeczytać zawar-
tość arkusza.

 

4.

 

 Proszę precyzyjnie wykonywać polecenia zawarte w 
arkuszu: rozwiązać przykładowe zadania, wyprowa-
dzić wzory, gdy jest takie polecenie.

 

5.

 

Proszę analizować wszelkie wykresy i rysunki pod 
kątem ich zrozumienia.

 

6.

 

W trakcie obliczeń moŜna korzystać z kalkulatora. 

 

7.

 

Wszelkie fragmenty trudniejsze proszę zaznaczyć w 
celu ich późniejszego przedyskutowania. 

 

8.

 

Uzupełniaj wiadomości zawarte w arkuszu o informa-
cje zawarte w Internecie i dostępnej ci literaturze.

 

9.

 

Znak * dotyczy wiadomości wykraczających poza 
ramy programu „maturalnego”. 

 

 
 

ś

yczymy powodzenia!

 

 

 

         (Wpisuje zdający przed rozpoczęciem pracy) 

 
 
 

PESEL ZDAJĄCEGO

 

 

Aktualizacja  

Maj

 

 

ROK 2008 

 

Dane osobowe właściciela arkusza 

 

background image

00506 Dynamika D 

TEORIA 

Temat: 25  

 

 

 

 

 Siły kontaktowe i tarcie. 

 

1.

 

Gdy dwa ciała są dociskane do siebie (np. blok dociskany do nieruchomej ściany), występują wte-
dy  siły  kontaktowe.  Nie  tylko  siła,  której  przyczyną  jest  blok,  działa  na  ścianę,  lecz  równieŜ, 
zgodnie z III zasadą dynamiki,  na blok działa siła, której przyczyną jest ściana. Ostatecznym źró-
dłem tych dwóch sił jest siła odpychająca działająca między atomami. Gdy chmury elektronowe 
dwóch  atomów  zaczynają  się  pokrywać  występuje  między  nimi  siła  odpychania,  która  rośnie  w 
miarę jak atomy zbliŜają się do siebie Ta siła odpychająca między atomami ma pochodzenie elek-
tromagnetyczne i moŜe być bardzo duŜa w porównaniu z siłami grawitacyjnymi. Gdy dopychamy 
blok  do  powierzchni    ściany,  atomy  na  powierzchni  bloku  są  pchane  coraz  bliŜej  atomów  po-
wierzchni ściany, aŜ w końcu mamy wypadkową siłę równą i przeciwnie skierowaną do siły przy-
łoŜonej. Te siły odpychające, działające między powierzchniami nazywamy siłami kontaktowy-
mi

 

2.

 

Na  rys.  1  blok  o  masie  m  jest  pchany  na  ścianę  siłą 

r

F

  .  Gdybyśmy  na  ślepo  zastosowali  w  tej 

sytuacji  równanie 

r

r

F

ma

=

,  to  otrzymalibyśmy  wynik 

r

r

a

F

m

=

,  co  nie  równa się  zeru.  A jednak 

blok nie przyspiesza, gdy przykłada się do niego siłę 

r

F

! Pełna analiza wykazuje, Ŝe atomy ściany 

popychają blok z całkowitą siłą kontaktową  

r

F

1

, która jest równa  -

r

F

.  

 
 
Rys. 1 
 
 
 
 

     

r

F

 

                       m 
 

Rysunek  1 
przedstawia blok 
dociskany do 
nieruchomej 

ś

ciany siłą 

r

F

Masa bloku wy-
nosi m. 
 
 
                  
 
                                

Rysunek 2 poka- 
zuje wszystkie       Rys. 2 
cztery siły dzia- 
łające na blok. 
 
                               

                                   

r

F

 

                   
 
                                   
                             
                  
 
                                              

 
 
    

      

r

F

g

 

 

                             

r

F

1

 

 
 
 
 
 

      

r

F

2

 

 

 

 

 

          (1)                    

r

r

r

r

r

F

F

F

F

F

wyp

= +

= − =

1

0

                                                                                                

JeŜeli ciąŜenie pcha blok w dół siłą 

r

F

g

, to powstaje druga siła - siła kontaktowa 

r

F

2

 (przy czym 

r

F

2

 = - 

r

F

g

). Suma wypadkowa jest sumą wszystkich czterech sił (rys. 2). 

 

(2) 

 

                    

r

r

r

r

r

r

r

r

r

F

F

F

F

F

F

F

F

F

wyp

g

g

g

= +

+

+

= + −

+

+ −

=

1

2

0

(

)

(

)

              

We wszystkich zastosowaniach II zasady dynamiki Newtona jest bardzo istotne Ŝeby policzyć siłę 
wypadkową

.

 

 

 

background image

00506 Dynamika D 

TEORIA 

3.

 

Analizując  dalej,  zaczniemy  doceniać  wielką  prostotę  i  piękno    zasad  Newtona.  Musimy  jednak 
strzec  się  pułapek,  jeŜeli  chcemy  poprawnie  stosować  te  zasady.  Niech  następujący  „paradoks” 
będzie ostrzeŜeniem. RozwaŜmy dwa bloki m

i m

B 

na powierzchni bez tarcia (rys. 3). Do bloku A 

przyłoŜono siłę 

r

F

, która przenosi się na blok B. Zgodnie z III zasadą dynamiki blok B działa siłą 

równą co do wartości i przeciwnie skierowaną na blok A, czyli siłą  -

r

F

. Siła wypadkowa działa-

jąca na  blok A jest sumą przyłoŜonej siły 

r

F

 i siły kontaktowej  -

r

F

, jaką blok B działa na blok  

A. W tym wypadku 

r

r

r

F

F

F

wyp

= + −

=

(

)

0

. Zgodnie z II zasadą dynamiki: 

 

           (3)                              

r

r

a

F

m

wyp

A

=

=

0

 

     Musimy dojść do wniosku, Ŝe  bloku A w ogóle nie moŜna poruszyć, bez względu  na to, jak 
     wielka byłaby siła działająca! Spróbuj znaleźć błąd w rozumowaniu ! 
 
 
 
 

                                        

r

F

 

                                                                       m

A                      

 

m

B

 

 
 
                                                                                                                        Rys. 3 
 

4.

 

Błędem w rozumowaniu zawartym w punkcie 3 jest załoŜenie, Ŝe siła 

r

F

 jest przenoszona przez 

blok  A  i  skutkiem  tego  działa  na  blok  B.  Zasady  dynamiki  nic    nie  mówią,  Ŝe  tak  miałoby  być. 

Powinno się natomiast przyjąć dowolną wartość siły kontaktowej 

r

F

’, jaką blok A działa na blok 

B. Masa jest wielkością addytywną, toteŜ II zasadę dynamiki naleŜy do kaŜdej masy stosować od-
dzielnie: 

          (4)        

(

' )

r

r

r

F

F

m

a

A

=

      oraz    (5)          

r

r

F

m

a

B

'

=

     Dodając te równania, otrzymujemy: 

         (6)         

r

r

r

r

F

m

m

a

czyli

a

F

m

m

A

B

A

B

=

+

=

+

(

)

,

5.

 

Tarcie.  Siła  pojawiająca  się  na  styku  dwóch  powierzchni  trących,  zwrócona  przeciwnie  do  siły  zmierzającej  do  wza-
jemnego przesunięcia się ciał, nosi nazwę siły tarcia. PoniŜej przedstawiono najbardziej ogólną klasyfikację sił tarcia: 

                                                                                 Siła tarcia 

r

T

 

 
 
              siła tarcia statycznego                                                                   siła  tarcia kinetycznego 
 
                                                                                                tarcie toczne                                      tarcie suwne 

 

 

 

background image

00506 Dynamika D 

TEORIA 

Temat: 26 

 

 

 

 

  Zasada zachowania pędu. 

 
1.

 

Korzystając z zasad dynamiki moŜna wyprowadzić podstawową zasadę  dla układów mecha-
nicznych. W tym celu rozpatrzmy układ złoŜony z n punktów materialnych (rys. 1). Zapisze-
my  teraz równanie wyraŜające II zasadę dynamiki dla k-tego punktu materialnego  

 
                                                                                                                    

              

 

         (1)               

dp

dt

F

F

F

k

k

k

w

k

z

r

r

r

r

=

=

+

 ,                                      

 

gdzie 

r

p

k

 oznacza pęd k-tego punktu  materialnego.                                 

          

  k          

 

 
 Zsumujemy teraz wyraŜenie (1) dla wszystkich punktów                           

r

p

k

     

 

 układu: 

 

                                                             Rys. 1 

 

        (2)               

dp

dt

F

F

i

i

w

i

n

i

z

i

n

i

n

r

r

r

=

+

=

=

=

1

1

1

 
Z III zasady dynamiki wiemy, Ŝe siły występują parami. Rozpatrzmy siły wewnętrzne: jeśli k-ty 
punkt działa na punkt i-ty, to punkt i-ty działa na punkt k-ty, przy czym siły wzajemnego ich od-
działywania  są  takie  same  co  do  wartości  i  przeciwnie  skierowane.  Zatem,  gdy  zsumujemy 
wszystkie siły wewnętrzne, w sumie tej dla kaŜdej siły składowej wystąpi przeciwnie skierowana 
i równa co do wartości niutonowska siła reakcji. *Oznacza to, Ŝe suma wszystkich sił  wewnętrz-
nych jest dokładnie równa zeru. Mamy zatem: 

        (3)                

dp

dt

F

i

i

z

i

n

i

n

r

r

=

=

=

1

1

*Jeśli  mamy  do  czynienia  z  układem  odosobnionym,  nie  poddanym  działaniu  sił  zewnętrznych, 
suma po prawej stronie równania (3) jest równa zeru i wobec tego mamy: 

(4) 

 

               

dp

dt

czyli dp

i

k

i

n

r

r

=

=

=

0

0

1

,

 i ostatecznie otrzymujemy 

 

(5) 

 

               

r

p

const

k

i

n

=

=

.

1

                       Zasada zachowania pędu 

 
 
2.

 

Zatem w układzie odosobnionym, czyli nie poddanym działaniu sił zewnętrznych, całkowity 
p
ęd (równy sumie wektorowej pędów poszczególnych punktów materialnych) zachowuje sta-
ł
ą (niezmienną w czasie) wartość. 

 
3.

 

Podana  w  punkcie  2  zasada  zachowania  pędu  odgrywa  nie  mniej  waŜną  rolę  niŜ  zasada  za-
chowania energii. JeŜeli w przypadku występowania sił tarcia czy lepkości przestaje obowią-
zywać zasada zachowania energii mechanicznej, zasada zachowania pędu pozostaje w  mocy. 
Istniejący pęd ciała czy układu nie moŜe zniknąć, moŜe  być tylko przekazany innemu ciału.  

 
4.

 

Na koniec podamy interesujący przykład: Mogłoby się wydawać, Ŝe przy spadku ciała z pew-
nej wysokości na Ziemię pęd uzyskany przez to ciało znika. Ale w przypadku tym układ, jaki 
naleŜy  rozpatrywać,  składa  się  z  ciała  i  Ziemi.  W  chwili  początkowej  całkowity  pęd  tego 
układu jest równy zeru - Ziemia i ciało są względem siebie w spoczynku. Gdy ciało spadające 
skutkiem  przyciągania  ziemskiego  uzyskuje  pewien  pęd,  pamiętać  naleŜy,  Ŝe  -  jak  wynika  z 
III zasady dynamiki - Ziemia jest przyciągana przez nasze ciało z siłą równą cięŜarowi ciała, 

background image

00506 Dynamika D 

TEORIA 

lecz  skierowaną  przeciwnie  i  uzyskuje  wobec  tego  równy  co  do  wartości,  lecz  przeciwnie 
skierowany  pęd.  Suma  pędów  Ziemi  i ciała pozostaje  niezmieniona -  równa  zeru.  Gdy  ciało 
spadnie na Ziemię, pęd ciała i Ziemi znikają równocześnie kompensując się wzajemnie - cał-
kowity  zaś  pęd  układu  pozostaje  równy  zeru.  Inny  przykład  stanowi  wahadło  balistyczne  - 
przyrząd słuŜący do pomiaru prędkości pocisków (będzie omówiony przy rozwiązywaniu za-
dań). 

 
                                                                  

Temat: 27  

 

 Konsekwencje zasady zachowania pędu. 

 

1.

 

Przykładem zjawisk, których przebieg tłumaczymy zasadą zachowania pędu są zderzenia dosko-
nale niespr
ęŜyste. Zderzenia dzielimy na centralne i niecentralne.  Zderzenie jest centralne, je-
Ŝ

eli normalna do powierzchni, wystawiona w punkcie A zetknięcia się ciał zderzających przecho-

dzi przez środek masy  ciała.  Rysunek 1 przedstawia zderzenie centralne dla ciała I i jednocześnie  
niecentralne  dla  ciała  II.  Punkty  S

I

  i  S

II

  oznaczają  odpowiednio  środki  mas  obu  ciał.  Zderzenia 

kul  jednorodnych są zawsze centralne. 

 
 
 

 
                               
                                  

••••

 

                        A       S

I

 

                    

••••

 

                  S

II

 

 
 
                                     Rys. 1 
 

Zderzenie skośne 
 
      

r

v

II

 

                        
                          
                    A               

r

v

I

 

                 
 
                                     Rys. 2 
 

Zderzenia proste 
 
 
                         
            A 
              

r

v

II

         

               
        

r

v

I

                       

                                     Rys. 3 

 
 
2.

 

*Inny podział zderzeń rozróŜnia zderzenia skośne i proste. Zderzenie jest proste, jeŜeli kierunki 
normalnych wystawionych jak poprzednio w punkcie A zetknięcia się ciał pokrywają się z kierun-
kami prędkości. Rysunek 2 przedstawia zderzenie skośne dwóch kul. W przypadku kul zderzenia 
są proste wtedy, gdy środki kul poruszają się po tej samej prostej, np. gdy jedna kula dogania dru-
gą lub obie przesuwają się wprost ku sobie. 

 
3.

 

Biorąc pod uwagę charakter odkształceń zachodzących w ciałach podczas zderzeń podzielimy je 
na spręŜyste i niespręŜyste. Mimo, Ŝe w przyrodzie nie występują ciała doskonale spręŜyste ani 
doskonale  niespręŜyste,  wygodnie jest  posługiwać  się  pojęciem  zderzeń  doskonale  spręŜystych  i 
doskonale niespręŜystych.  Jest  to  znowu idealizacja   zjawisk  upraszczająca rozwaŜania  matema-
tyczne. Zatem wyniki tu otrzymane są przybliŜeniem rzeczywistych zjawisk w przyrodzie. 

 
4.

 

Zderzenia doskonale spręŜyste zostaną  omówione przy zasadzie zachowania energii mechanicz-
nej.  Teraz  skupimy  się  na  zderzeniach  doskonale    niespręŜystych.  W  czasie  tego  zderzenia  nie 
działają w układzie odosobnionym siły zachowawcze, a zatem nie stosuje się zasada zachowania 
energii mechanicznej; stosuje się natomiast zasada zachowania pędu. 

                                     v

1                               

v

2                                                                 

(m

1

+ m

2

)

              

                         m

1                             

m

2                                                                                                       

 

 
      Rys. 4 Kule przed zderzeniem.                             Rys 5 Kule po zderzeniu niespręŜystym. 
 
 

background image

00506 Dynamika D 

TEORIA 

Zgodnie z  rysunkiem 4 mamy: 
              (1)                

m v

m v

m

m

u

1

1

2

2

1

2

⋅ +

⋅ =

+

(

)

,   

 
skąd prędkość wspólna po zderzeniu doskonale niespręŜystym kul wynosi 

             (2)                 

u

m v

m v

m

m

=

⋅ +

+

1

1

2

2

1

2

Znając energię kinetyczną przed zderzeniem i energię kinetyczną bryły utworzonej w wyniku zderze-
nia, moŜna obliczyć stratę energii kinetycznej przekształconą na inne rodzaje energii: 

            (3)                   

E

m v

m v

m

m

u

k

=

+

+

1

1

2

2

2

2

1

2

2

2

2

2

(

)

Wstawiając do równania (2) równanie (3), otrzymujemy ostatecznie 

           (4)                    

E

m m

m

m

v

v

k

= ⋅

+

1

2

1

2

1

2

1

2

2

(

)

Iloczyn obu zderzających się mas podzielony przez sumę tychŜe mas nazywamy masą zredukowaną 
układu.
 RóŜnica prędkości v

1

 - v

2

 jest prędkością względną

 
5.

 

Wnioskujemy  ostatecznie,  Ŝe  ubytek  energii  kinetycznej  przekształcony  w  czasie  zderzenia  do-
skonale niespręŜystego na inne rodzaje energii jest proporcjonalny do masy zredukowanej układu 
oraz kwadratu prędkości względnej. 

 
6.

 

Zasada zachowania pędu tłumaczy równieŜ zjawisko odrzutu występujące przy wystrzale z broni 
palnej    i  zasadę  działania  silników  rakietowych.  Analizę  tych  zjawisk  przedstawiają  zawarte  w 
kursie zadania. 

 
 

 

background image

00506 Dynamika D 

TEORIA 

Temat: 28 

 

 

 Ruch po równi pochyłej (bez tarcia). 

 

1.

 

Ciało znajdujące się na równi pochyłej nachylonej do poziomu pod kątem 

α

 (rys. 1) w jednorod-

nym polu grawitacyjnym o stałym natęŜeniu 

r

ϕ

, nie moŜe  poruszać się w kierunku pionowym, w 

którym działa przyspieszenie ziemskie

r

g

, a jedynie w kierunku równi (Pogrubione litery symboli-

zują wektory). 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.

 

Rozkładając  wektor  siły  cięŜkości 

r

Q

  =  m·

r

g

  na  kierunek  równoległy  i  prostopadły  do  równi, 

otrzymujemy siłę 

r

Q

x

 = m·

r

a

 powodującą  zsuwanie się ciała po równi z przyspieszeniem 

r

a

 oraz 

siłę normalną 

r

Q

y

 dociskającą ciało do równi. 

 
3.

 

PoniewaŜ: 

                                         (1)                

r

r

Q

Q

mg

x

=

=

sin

sin

α

α

 

 
i równocześnie z II zasady dynamiki: 
 

(2) 

 

              

r

Q

x

 = m·

r

a

,  

dlatego 
 
                                        (3)                 m·

r

a

 = 

mg

r

sin

α

Ostatecznie otrzymujemy: 
 

(4) 

 

              

r

r

a

g

=

sin

α

 

 
 
Wartość przyspieszenia 

r

a

 jest tym większa im większy jest kąt nachylenia równi do poziomu, przy 

czym  dla 

α

  =  90

0

  otrzymujemy 

r

a

  = 

r

g

,  czyli  spadek  swobodny,  zaś  w  przypadku 

α

  =  0

0

  wartość 

przyspieszenia 

r

a

 jest równa zeru. 

 
 

 

                                                         

αααα

 

x

 

y

 

R

 

Q

 

Q

Q

background image

00506 Dynamika D 

TEORIA 

Temat: 29  

 Ruch po równi pochyłej z uwzględnieniem tarcia. 

 

1.

 

Siły tarcia, jak pamiętamy, to siły pojawiające się na styku powierzchni trących się ciał i 
przeciwdziałające względnemu ruchowi tych ciał. 

2.

 

Siła  tarcia 

r

  występująca  przy  poślizgu  ciała  stałego  po  ciele  stałym  jest,  z  nielicznymi 

wyjątkami,  proporcjonalna  do  siły    przyciskającej  ciało 

r

Q

y

  do  podłoŜa  (rys.1).    Siłę 

r

Q

y

 

nazywamy czasem  naciskiem. Siłę tarcia określa wzór: 

(1) 

 

   

T

f Q

gdzie f

wspó czynnik tarcia

y

= ⋅

,

ł

 
                                                            y 
 
                                                             

r

 

 
 
 
 
                                                                                          

r

 

 
                                                           

r

Q

x

 

 
                                                          

α

                     

α

                 

                         x                                     
 
                                                                            

α

 

                                                                                                

r

Q

y

 

             Rys. 1                                                   

r

 

3.

 

Ruch  ciała  po  równi  pochyłej  z  tarciem.  Tym  razem  siłą 

r

Q

y

  przyciskającą    ciało  do 

podstawy  równi  pochyłej  nie  jest  całkowity  cięŜar 

r

(tak  jest    przy  ruchu  poziomym  - 

rys. 2), lecz składowa cięŜaru ciała prostopadła do powierzchni równi: 

 

(2) 

 

Q

Q

y

= ⋅

cos

α

 

 
 
                                                                         

r

 

 
 

                                                               

                                     

 
 

     

r

 

                                             Rys. 2  

Nacisk na poziomym podłoŜ              

 
 
 

background image

00506 Dynamika D 

TEORIA 

4.

 

W czasie zsuwania się po równi ciało o cięŜarze Q = mg podlega działaniu dwóch sił: siły 
zsuwającej Q

x

 = Q sin 

α

 i hamującej siły tarcia T określonej wzorem (1). Siła wypadkowa 

F powodująca ruch wynosi: 

      

( )

( )

sin

( )

sin

cos

( )

sin

cos

( )

(sin

cos )

3

4

5

6

7

F

Q

T

F

Q

f Q

F

Q

f Q

F

mg

f mg

F

mg

f

x

y

=

=

− ⋅

=

− ⋅

=

− ⋅

=

− ⋅

α

α

α

α

α

α

α

 

       Korzystamy teraz z II zasady dynamiki dającej F = ma 

      

( )

(sin

cos )

( )

(sin

cos )

(

)

(sin

cos )

8

9

10

ma

mg

f

a

mg

f

m

a

g

f

=

− ⋅

=

− ⋅

=

− ⋅

α

α

α

α

α

α

 

5.

 

W czasie ruchu ciała po równi pochyłej do góry, zarówno siła 

r

Q

x

 jak i siła 

r

 są przeciw-

nie skierowane do prędkości. A zatem siła wypadkowa, hamująca ruch, równa się w tym 
wypadku: 

 
     

( )

(sin

cos )

11

F

mg

f

=

+ ⋅

α

α

, czyli  

 
     

(

)

(sin

cos )

12

a

g

f

=

+ ⋅

α

α

 

 
6.

 

Korzystamy teraz z  I zasady  dynamiki celem określenia zsuwania się  ciała po równi po-
chyłej ruchem jednostajnym prostoliniowym: 

       

(

)

(

)

sin

cos

(

)

sin

cos

(

)

13

14

15

16

0

0

0

Q

T

Q

f

Q

f

f

tg

x

=

= ⋅

=

=

α

α

α

α

α

 

      przez f

0

 oznaczony jest współczynnik tarcia statycznego. 

 
 

Temat: 30  

 Dynamika ruchu jednostajnego po okręgu. 

                      

1.

 

Teraz  zajmiemy  się  siłami  występującymi  podczas ruchu  jednostajnego  po  okręgu.  RozwaŜ-
my wspomniany ruch z punktu widzenia zasad dynamiki Newtona. Zgodnie z I zasadą dyna-
miki  tylko  ruch  jednostajny  prostoliniowy  moŜe  odbywać  się  bez  działania  sił.  Ruch  jedno-
stajny po okręgu wymaga juŜ istnienia siły. 

 
2.

 

Według II zasady dynamiki wartość liczbowa tej siły wyraŜa się zaleŜnością: 

      (1)      

F

m a

= ⋅

 

      Uwzględniając wzory wprowadzone przy kinematyce ruchu po okręgu ( a mianowicie: 
      

 

a

v

r

oraz

a

r

=

=

2

2

ω

) otrzymujemy: 

background image

10 

00506 Dynamika D 

TEORIA 

      

( )

( )

2

3

2

2

F

mv

r

oraz

F

m

r

=

=

ω

                                                                             Kie-

runek tej siły jest zgodny z kierunkiem  przyspieszenia, a więc wzdłuŜ promienia do środka koła. 
Stąd pochodzi nazwa siła dośrodkowa. 

Wstawiając zamiast 

ω

 wartość 

2

π

T

 otrzymujemy jeszcze inną postać zaleŜności (3) 

      

( )

lub

( )

4

4

5

4

2

2

2

2

F

mr

T

F

mf r

=

=

π

π

 
gdzie przez f oznaczono częstotliwość, czyli liczbę obrotów na sekundę. 
 
Rysunek 1 przypomina, Ŝe kierunek siły dośrodkowej jest prostopadły do kierunku prędkości. Jest 
to uwaga bardzo istotna. Jeśli kiedykolwiek stwierdzimy przy badaniu ruchu ciała, Ŝe podlega 
ono działaniu stałej co do warto
ści siły i skierowanej stale prostopadle do kierunku prędko-
ści ruchu, to będziemy mogli stwierdzićŜe torem ruchu  jest okrąg. 
 
 
 
                                                                

                                                                  0   

r

F

dośr

 

                                                                    

r

a

dośr

 

 
                             Rys. 1                                     

r

 

 
 

2.

 

MoŜna wymienić wiele przykładów siły dośrodkowej: 

a)

 

gdy kamień przymocowany do sznurka  wprawiamy   w ruch po kole, to siłę dośrodkową  wywiera nasza ręka za 
pośrednictwem napiętego sznurka, 

b)

 

gdy  pociąg  posuwa  się  po  zakrzywionym  torze,    to  spręŜyste  oddziaływanie  zewnętrznej  szyny  stanowi  siłę  do-
ś

rodkową, 

c)

 

jeŜeli  przyjmiemy,  Ŝe  KsięŜyc  krąŜy  dokoła  Ziemi  po  torze  kołowym,  to  siłę  dośrodkową  stanowi  przyciąganie 
grawitacyjne Ziemi,   

d)

 

podczas krąŜenia elektronu po orbicie kołowej dokoła jądra atomu (w klasycznym modelu budowy atomu zapro-
ponowanego w 1911 roku przez Rutherforda), siłę dośrodkową stanowi elektryczne przyciąganie ujemnie nałado-
wanego elektronu przez dodatnio naładowane jądro atomowe, 

e)

 

jeśli samochód zakręca wykonując łuk będący częścią okręgu, to siłę dośrodkową stanowi siła tarcia między jezd-
nią i oponami pojazdu. 

3.

 

ZałóŜmy, Ŝe w pewnej chwili przestaje działać na ciało siła dośrodkowa, np. przerywa się sznurek, do którego przymo-
cowany był poruszający się kamień. Zgodnie z zasadą bezwładności ruch ciała nie ustaje, lecz trwa dalej jako ruch jed-
nostajny wzdłuŜ stycznej do toru kołowego. Oczywiście sprawa komplikuje się, jeŜeli prócz siły dośrodkowej działają 
na ciało jeszcze inne siły. Grudki błota odlatują od koła rowerowego po torze krzywoliniowym, gdyŜ do ruchu po stycz-
nej dodaje się ruch wywołany działaniem siły cięŜkości. Podobnie przedstawia się ruch  odlatujących od tarczy szlifierki 
opiłków szlifowanych na niej przedmiotów. 

 
4.

 

Zgodnie z III zasadą dynamiki działaniu siły dośrodkowej na ciało krąŜące po okręgu musi towarzyszyć działanie siły 
odśrodkowej na tzw. „więzy”. Przez więzy rozumiemy te ciała, które wymuszają ruch po kole. W naszych przykładach 

takimi więzami będą: ręka, szyna kolejowa, Ziemia, jądro atomowe, jezdnia. Siła dośrodkowa 

r

F

dośr

 jest równa co do 

wartości sile odśrodkowej 

r

F

odśr

, lecz ma przeciwny zwrot: 

                                                           

( )

6

r

r

F

F

dośr

odśr

=

 

      Siła dośrodkowa nie równowaŜy się z siłą odśrodkową, gdyŜ obie siły działają na róŜne  
      ciała. 
Uwaga:  Nie  naleŜy  mylić  siły  odśrodkowej  działającej  na  więzy  ruchu  z  tzw.  siłą  odśrodkową  bezwładności  działającą  w 
układzie nieinercjalnym na ciało w ruchu po okr
ęgu. To dwa róŜne pojęcia ! 

 

Koniec