Síly, jednoduše řečeno, jsou tlaky a tahy. Mohou způsobit, že se věci pohnou, zrychlí, zpomalí, změní směr, nebo dokonce změní tvar věcí. Řídí všechno ve vesmíru kolem nás. Od největších gravitačních sil, které drží náš vesmír dohromady, až po síly, které udržují nejmenší částice v atomech dohromady, vědci strávili tisíciletí snahou porozumět silám.
Existuje mnoho různých druhů sil, které řídí svět kolem nás. Udržují atomy pohromadě, které kolem nás vytvářejí veškerou hmotu, udržují naši planetu obíhající kolem Slunce a zastavují naši atmosféru od létání do hlubokého prostoru.
Síly mohou být rozděleny do dvou kategorií: kontakt a bezkontakt . Příklady bezkontaktních sil jsou magnetismus a gravitace. Příklady kontaktních sil jsou tření a vztlak.
Jednotka síly, newton, je pojmenován po anglickém vědec, sir Isaac Newton. Newton je známý jako jeden z nejvlivnějších vědců vůbec. Ačkoli příběh o Newtonovi a padajícím jablku pravděpodobně není pravdivý, byl prvním vědcem, který matematicky popsal gravitační sílu. Stejně jako jeho práce na síle a pohybu, Newton také dělal velké příspěvky k optice, matematice a biologii.
Síly jsou vektorové veličiny , což znamená, že mají jak velikost, tak směr. Můžeme ukázat síly pomocí diagramů tahové síly. Pomocí silových diagramů používáme šipky k zobrazení sil. Směr šipky ukazuje směr působení síly. Délka šipky ukazuje velikost síly. Je také užitečné označit šipku názvem síly a její velikostí v newtonech (N). Storyboard That lze snadno použít k vytvoření rychlých a jasných silových diagramů pro celou řadu různých situací.
Můžeme popsat síly jako vyvážené nebo nevyvážené. Vyvážené síly se vyskytují, když jsou síly rovné i opačné. Když jsou síly vyvážené, objekty zůstávají nepohyblivé (pokud již byly v klidu) nebo pokračují v jízdě konstantní rychlostí. Když jsou síly nevyvážené, objekt se začne pohybovat, pokud byl stacionární. Pokud se objekt již pohyboval, změní se rychlost nebo směr. V prvním příkladu níže bude letadlo pokračovat v neustálém letu konstantní rychlostí. Je to proto, že výtah má stejnou velikost, ale působí v opačném směru než hmotnost.
Celková síla působící na předmět je známa jako výsledná síla . Na příkladu výše uvedeného letounu nemá příklad „vyvážené síly“ žádnou výslednou sílu. V příkladu „nevyvážené síly“ jsou výtah a hmotnost vyvážené, ale tah je větší než tah. Vzniká tak výsledná síla ve směru tahu.
Je užitečné uvést souvislosti, když hovoříme o silách. Sily samy o sobě mohou být docela abstraktní myšlenkou. Všichni vaši studenti zažijí síly v každodenním životě. Vysvětlit síly ve známém kontextu, jako je cesta autem nebo jízda na kole, může skutečně pomoci studentům pochopit. Chcete-li vyzvat své studenty, dát jim neznámý a komplikovaný kontext, jako je prostor. Požádejte studenty, aby se podívali na sílu v různých místech cesty kosmonauta do vesmíru a domů.
Sbírejte jednoduché předměty jako gumičky, míče, knihy a autíčka z vaší třídy nebo domova. Každodenní předměty pomáhají studentům spojit vědecké koncepty s reálným životem!
Ukážte tlačení a tahání tím, že budete válcovat míč a pak ho zastavíte rukou. Povzbuďte studenty, aby předpověděli a pozorovali, co se děje s rychlostí a směrem.
Použijte přetahování lanem nebo dvě ruce, které táhnou knihu. Ptejte se studentů, kdy se kniha pohybuje a kdy zůstává stát, což ilustruje, jak síly mohou být vyvážené nebo způsobit pohyb.
Nechte studenty nakreslit šipky ukazující směr síly na obrázcích předmětů ve třídě. Podporujte označování typu a síly síly, pokud je to možné!
Požádejte studenty, aby sdíleli příklady sil, které si všimli doma, například při otevírání dveří nebo jízdě na kole. Toto činí učení osobním a nezapomenutelným!
Síly jsou tlačení nebo tahy, které způsobují pohyb, zastavení nebo změnu tvaru objektů. Porozumění silám pomáhá studentům pochopit, jak věci fungují v každodenním životě, od jízdy na kole po planetární pohyb, což činí vědu relevantnější a atraktivnější.
Použijte jednoduché příklady: Kontaktní síly (například tření nebo vztlak) vyžadují, aby se objekty dotýkaly, zatímco nekontaktní síly (například gravitační nebo magnetické) působí na dálku. Praktické aktivity nebo každodenní scénáře pomáhají studentům tyto typy identifikovat a porovnat.
Ukažte vyvážené síly na příkladech klidových nebo rovnoměrně se pohybujících objektů a nevyvážené, když objekty začínají, zastavují se nebo mění směr. Použijte schémata sil s šipkami, které vizuálně znázorní tyto koncepty během třídních diskuzí.
Zkuste aktivity, jako je tlačení hraček autíček k pozorování pohybu, tvorba schémat sil nebo navrhování raket pro prozkoumání tahu a tření. Příběhové tabule a příklady z reálného života činí hodiny interaktivními a nezapomenutelnými pro studenty.
Jednotka síly newton (N) je pojmenována po Sir Isaacovi Newtonovi, který poprvé matematicky popsal gravitační sílu. Newton přispěl významně k fyzice, matematice a biologii a formoval naše chápání pohybu a sil.