Upload
doankhuong
View
220
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Studijní program, obor: Tělesná výchovy a sport
Vyučující: PhDr. Martin Škopek, Ph.D.
BIOMECHANIKA4, Kinematika pohybu I. (zákl. pojmy - rovnoměrný
přímočarý pohyb, okamžitá a průměrná rychlost,
úlohy na pohyb těles, rovnoměrně zrychlený a
zpomalený pohyb, volný pád)
KINEMATIKA POHYBU
Kinematika popisuje pohyb těles na zemi bez
ohledu na jeho příčiny
Obecné vlastnosti pohybu:
1, Pohyb je posuvný, otáčivý nebo obecný
2, Zjišťování změn pohybu v závislosti na čase
3, Pohybující se těleso nahradíme hmotným
bodem (přímočarý nebo křivočarý pohyb)
Pozn. Klid i pohyb těles je relativní
POLOHA A POSUNUTÍ
Polohu bodu určujeme vždy k počátku
Pozn. Posunutí je příkladem vektorové veličiny!
OKAMŽITÁ RYCHLOST
Získáme ji z průměrné rychlosti tak, že budeme časový interval (∆t),
měřený od okamžiku t, zmenšovat bez omezení k nule.
ds ds
V = = (lim = )
dt ∆t 0 dt
tj, změna dráhy přepočítaná na jednotku času za který nastala, pro velmi
krátký časový úsek
ROVNOMĚRNÝ PŘÍMOČARÝ POHYB
Rovnoměrný přímočarý pohyb je takový pohyb, kdy se těleso pohybuje
konstantní rychlostí.
Velikost okamžité rychlosti je u tohoto pohybu rovna průměrné rychlosti.
t
sv t . vs
v
st
Úlohy o pohybu
Ve slovních úlohách o pohybu lze rozlišit
dva základní typy příkladů:
II) Na střetnutí (objekty se pohybují proti sobě)
I) Na dohánění (rychlejší objekt dohání pomalejší objekt)
ÚLOHY O POHYBU
V čem se tyto dva příklady o pohybu liší?
2. příklad:
Kdy a kde se potkají dva vlaky, které vyjely současně proti sobě
ze stanic A a B vzdálených s km, jestliže vlak ze stanice A jel
rychlostí v1 km/h a vlak ze stanice B rychlostí v2 km/h?
V 2. příkladu se jedná o pohyb dvou vlaků proti sobě.
V 1. příkladu dohání rychlejší Honza pomalejšího Petra.
1. příklad:
Jirka jde ze školy rychlostí v1. V okamžiku, kdy je jeho vzdálenost
od školy s, vyjede za ním spolužák Karel na jízdním kole
rychlostí v2? Za jako dobu t a v jaké vzdálenosti do školy Jirku
dohoní?
Úlohy o pohybu
Celková vzdálenost
II) Úlohy na střetnutí (objekty se pohybují proti sobě)
A B
1v 2v
místo setkání1s 2s
s celková vzdálenost
s = s1 + s2
s1 je vzdálenost, kterou urazí objekt z místa A do setkánís2 je vzdálenost, kterou urazí objekt z místa B do setkání
v1 je rychlost objektu, který vyjel z místa Av2 je rychlost objektu, který vyjel z místa B
základní rovnice úloh na střetnutí
s1 = v1ts2 = v2t
t je doba pohybu obou objektů z míst A nebo B do setkání
ROVNOMĚRNĚ ZRYCHLENÝ POHYB
Hovoříme o něm v případě, že se rychlost během pohybu mění a jen na
některých úsecích trajektorie se pohybují přímočaře a rovnoměrně. Značíme
ho písmenem a
Zrychlení má velikost i směr a je další vektorovou veličinou, kterou někdy
značíme jako g.
ROVNOMĚRNĚ ZRYCHLENÝ POHYB
Dráha rovnoměrně zrychleného pohybu s nulovou počáteční rychlostí:
s = ½ at2
Rovnoměrně zrychlený pohyb s nenulovými počátečními podmínkami je pak
analogicky odvozen vztah pro dráhu: s = v0t + 1/2 at2
Rovnoměrně zpomalený pohyb: s = v0t - 1/2 at2
VERTIKÁLNÍ POHYB
Za projektil ve sportu považujeme těleso, které
bylo vypuštěno do vzdušného prostředí
jakýmkoliv směrem (oštěp, koule, disk, lidské
tělo…). Na takové projektily působí vždy 2 síly:
- tíhová síla (g = 9,81 m/s)
- odpor prostředí (zanedbáváme)
Projektily ve vertikálním směru se pohybují
rovnoměrně zpomaleně nebo rovnoměrně
zrychleně s tíhovým zrychlením g = 9,81 m/s
VOLNÝ PÁD
Těleso padá z výšky h. Jak velkou rychlostí
dopadne na zem?
S = h = ½ g.t2 => t = √ (2h/g),
pak dosadíme do:
V= g.t => v = ?
POHYB HMOTNÉHO BODU PO KRUŽNICI
Pohyb po kružnici je nejjednodušším
příkladem křivočarého pohybu
Trajektorie bodu je kružnice, velikost rychlosti je
konstantní (v1 = v2 = v3 = v4 = v5)
POHYB HMOTNÉHO BODU PO KRUŽNICI
Pohyb po kružnici je nejjednodušším příkladem křivočarého
pohybu
Přejde-li hmotný bod z bodu A do bodu B, opíše průvodič úhel φ
(úhlová dráha)
Jednotkou je radián φ = s/r (rad)
Úhlová rychlost ω = ∆φ/ ∆ t (rad/s) = 2π/T = 2 πf = v/r [rad/s]
T…perioda (s) – 1 otočka (T = 1/f)
f…frekvence (Hz) (f=1/T)
Velikost rychlosti (obvodová rychlost)
v = ∆s/∆ t = (r.∆φ)/∆ t = r.ω = r. 2π.f [rad/s]
(čím větší obvod, tím větší rychlost)
POHYB HMOTNÉHO BODU PO KRUŽNICI
Při zrychleném pohybu po kružnici koná hmotný bod
rovnoměrný pohyb po kružnici se zrychlením
Vektor zrychlení musí být kolmý na vektor rychlosti,
poněvadž by se časem velikost rychlosti zmenšovala
nebo zvětšovala.
Zrychlení nazýváme dostředivé – ad a platí:
ad = v2/r = r . ω2
1. CVIČENÍ
Triatlonista v závodě jede stálou rychlostí 40
km/h. Po ujetí 30 km píchne a musí jít pěšky v
původním směru do cíle. Po 30 minutách dojde
do cíle (na posledním místě), který byl od místa
defektu vzdálen 3 km. Jaká je průměrná rychlost
triatlonisty?
Výsledek: 26, 4 km/h
2. CVIČENÍ
V prologu Tour de France 2016, který měří 2,5 km
vyrazíte za stáj Sky na časovkářském speciálu
průměrnou rychlostí 30 km/h. Za Vámi vyrazí s 2
minutovou ztrátou jezdec týmu Tinkoff Saxo
Roman Kreuziger průměrnou rychlostí 50 km/h.
Na kterém kilometru Vás závodník dojede?
(Řešte graficky i numericky)
Výsledek: 2,5 Km
3. CVIČENÍ
Na lyžařském kurzu v Harrachově vyšla skupina
studentů s Dr. Loukou v 8 hodin směrem na
Krakokonošovu snídani průměrnou rychlostí 5
km/h a v 9 hodin vyšla proti nim druhá skupina s
Dr. Hnízdilem z Čertovy Hory průměrnou rychlostí
7 km/h. Jak daleko od sebe jsou oba výchozí
body, jestliže se obě skupiny potkali v 11.00
hodin v bufetu Na Ručičkách?
Výsledek: 29 km
4. CVIČENÍ
Cyklista jede z kopce po přímé silnici rychlostí 68
km/hod. Před železničním přejezdem začne
brzdit a zastaví za půl minuty rovnoměrným
zpomaleným pohybem. Vypočtěte velikost
zrychlení cyklisty při brzdění.
Výsledek: a = 0,63 m/s
5. CVIČENÍ
Těleso padá volným pádem z výšky 45 m. Určete
dobu jeho pádu a rychlost dopadu.
Výsledek: t = 3,03 s, v = 29,72 m/s