Praktické využitie poznatkov z mechaniky

Poznatky objavené fyzikou majú veľký význam jednak pre ďalšie prírodné vedy, jednak pre techniku a technický rozvoj. Je to dané najmä tým, že fyzika sa zaoberá štúdiom procesov, ktoré nachádzame v živej i neživej prírode, na Zemi aj v celom vesmíre. Mechanika položila základy v historickom vývoji fyziky. Umožňuje nám pochopiť väčšinu základných fyzikálnych pojmov, veličín, zákonov a princípov, uvádza nás do fyzikálneho myslenia a umožňuje nám získať veľa užitočných poznatkov.

Mechanický pohyb
O mechanickom pohybe telies hovoríme vtedy, ak menia vzhľadom na nás svoju polohu. Pri pozorovaní objektov, ako sú napríklad lietadlo, ktoré letí, otáčajúce sa kolesá idúceho bicykla, oblaky plynúce po oblohe, vidíme ako sa tieto objekty pohybujú. Čiže menia svoju polohu vzhľadom na nás.
Teleso sa pohybuje po určitej trajektórii. Keď lietadlo letí, vlastné sa posúva a všetky jeho body opíšu za ten istý čas rovnakú trajktóriu. Tomuto hovoríme posuvný pohyb. Takýto pohyb vykonáva aj napríklad karoséria auta pri pohybe po priamej ceste, alebo skokan na lyžach pri jeho lete z mostíka.
Pri pozorovaní spíleného padajúceho stromu, vidíme, že body netvoria rovnakú trajektóriu. Pri tomto pohybe vytvárajú body trajektóriu v tvare kružnice, so stredom na osi otáčania. Body ďalej od osi prejdú dlhšiu dráhu, ako body bližšie k osi otáčania. Takýto pohyb môžeme pozorovať aj pri otáčaní sa kotúča cirkulárky, ale tiež CD, alebo ventilátor vykonávajú otáčaví pohyb.

Rovnomerný a nerovnomerný pohyb
Rovnomerný pohyb je taký pohyb, pri ktorom teleso prejde za rovnaký čas rovnakú dráhu. V prípade, že to tak nieje hovoríme o nerovnomernom pohybe. Auto, ktoré ide napríklad z jedného mesta do druhého vykonáva nerovnomerný pohyb. V meste prejde za určitý čas menšiu dráhu ako mimo mesta, pretože v meste musí ísť pomalšie a taktiež ho brzdia semafory, križovatky, chodci atď. Pri rozbiehaní vykonáva zrýchlený pohyb a naopak pri brzdení spomalený pohyb. Takéto pohyby môžu vykonávať aj napríklad cyklista, strela, korčuliar. Rovnomerným pohybom sa pohybuje napríklad kazeta (páska v kazete) vo videu, kyvadlo hodín, ozubené kolečka v hodinkách, teoreticky aj Zem sa pohybuje okolo Slnka rovnomerným pohybom a mnoho iných objektov okolo nás.
Praktické využitie týchto poznatkov je napríklad pri plánovaní nejakej cesty autom. Z priemernej rýchlosti a vzdialeností miest si môžeme vypočítať dobu cestovania.

Môžeme si vypočítať spotrebu benzínu, z toho odvodiť náklady na cestu a mnoho iných vecí, ktoré môžu byť dôležité a môžu nám pomôcť pri plánovaní nejakej dlhšej cesty autom.
Lietadlo pri štarte musí vyvinúť veľké zrýchlenie a dosiahnuť veľkú rýchlosť, aby dokázalo vzlietnuť a letieť.
Najväčšia rýchlosť akou sa telesá môžu teoreticky pohybovať je rýchlosť svetla. To znamená, že nič sa nemôže pohybovať rýchlejšie ako svetlo. Toto vyslovil v roku 1905 nemecký fyzik Albert Enstein (1879-1955) vo svojej špeciálnej teórii relativity.

Gravitácia
Keď som už spomenul jedného fyzika spomeniem aj ďalšieho. Je ním anglický fyzik Isaac Newton. Ten v roku 1687 sformuloval pohybové zákony a gravitačný zákon.
Zem obieha okolo Slnka a pohybuje sa pri tom asi 50krát rýchlejšie ako náboj vystrelený z pušky. Na obežnej dráhe udržuje zemeguľu veľká sila – gravitácia. Gravitácii podlieha všetko; je to sila ktorá priťahuje telesá jedno k druhému. Jej veľkosť závisí od toho aký je objekt ťažký; najväčšmi sa teda prejavuje pri obrovských telesách, akými sú napríklad planéty. Gravitačná sila priťahuje aj nás hoci to necítime. Zemská príťažlivosť nás udržiava na povrchu Zeme bez ohľadu na to, kde sa nachádzame. Gravitácia totiž pôsobí vždy do stredu Zeme. Niekedy však uvidieť alebo pocítiť jej dôsledky: napríklad keď kráčame hore schodmi, musíme vynaložiť určitú námahu, lebo prekonávame gravitačnú silu.

Voľný pád
Zemská príťažlivosť spôsobuje, že padajúce telesá zväčšujú svoju rýchlosť. Táto rýchlosť nezávisí od ich hmotnosti: ľahký predmet padá rovnako rýchlo ako ťažký – ak naň nepôsobí odpor vzduchu. Prvýkrát si to všimol taliansky vedec Galileo Galilei (1564-1642).
Napríklad: Ak z nejakej výšky pustíme vajce a kameň, padajú rovnako rýchlo a dopadnú na zem naraz, napriek tomu, že vajce je oveľa ľahšie ako kameň. A nakoniec sa vajce ešte aj rozbije.

Ťažisko
Veľký a nemotorný predmet, ako je napríklad rebrík, sa najlepšie nesie tak, že ho uchopíme v strede. V tomto bode, ktorému hovoríme ťažisko alebo hmotný stred, sa váha rebríka vyrovnáva. Teleso s veľkou a ťažkou podstavou má ťažisko nízko, preto sa len tak ľahko neprevráti. Toto sa využíva napríklad pri stavbách budov. Zistili to už aj staroveké civilizácie, keď stavali pyramídy. Tento typ stavby má veľkú základňu a postupne smerom nahor sa objekt zužuje a preto sú tieto stavby veľmi stabilné. Pri konštruovaní automobilov a ostatných dopravných prostriedkov sa výpočtami zisťuje ťažisko a podľa toho sa navrhuje rozmiestnenie agregátov a iných častí vozidla.

Odstredivá sila
Pohyb po kruhovej dráhe, napríklad na kolotoči, alebo v autobuse v zákrute, nás vynáša do strany, von zo stredu kruhu. Mame pocit, akoby nás vytláčala nejaká sila. V skutočnosti je tato odstredivá sila iba ilúziou, klamom. Tieto javy sa využívajú v laboratóriách (odstredivky).

Spojka na babete tiež využíva odstredivú silu. Sú taktiež aj odstredivé čerpadlá, ktoré využívajú odstredivú silu. Odstredivý regulátor, ktorý sa využíva v elektrotechnike.

Zrýchlenie
Pôsobením sily teleso zväčšuje svoju rýchlosť. Motory aut, alebo lodí vyvíjajú silu a tá loď zrýchľuje, ale oproti nej pôsobí odporová sila. Odporová sila môže byť spôsobená vzduchom, u lodí aj vodou. Odporová sila sa pri narastajúcej rýchlosti telesa zväčšuje. Keď sa hnacia a odporová sila vyrovnajú, rýchlosť sa ustáli.
Veľmi veľké zrýchlenie majú pretekárske auta. Tieto autá dokážu zrýchliť z nula na sto kilometrov za hodinu za úžasne krátky čas.

Akcia a reakcia
Čln s veslami sa pohybuje, vďaka akcii a reakcii. Sila, ktorou veslá tlačia na vodu, je akcia. Pohybujúca sa voda pôsobí na veslá rovnako veľkou silou, no opačnou a to spôsobuje pohyb člna.

Zotrvačnosť
Pri uvádzaní telesa do pohybu je potrebné vynaložiť silu. To isté platí aj keď teleso chce zastaviť. Čím je teleso ťažšie tým väčšiu má zotrvačnosť. Preto ťažké kamióny potrebujú na rozjazd dlhšiu dráhu a silnejší motor a taktiež na zastavenie potrebujú dostatočne dlhú dráhu. Osobné auta, ktoré majú menšiu hmotnosť potrebujú menšiu rozjazdovú a brzdnú dráhu. Zotrvačnosť tiež autá využívajú napríklad pri príchode na križovatku, a to tak, že v určitej vzdialenosti prestanú pridávať plyn, prípadne zaradia neutrál a na križovatku sa dostanú vplyvom zotrvačnosti.

Trenie
Medzi dvoma povrchmi, ktoré navzájom trú jeden o druhy vzniká trecia sila. Pri tomto trení vzniká teplo. Trenie sa využíva napríklad pri brzdení, kde brzdy trú o časť kolesa (napríklad o brzdný kotúč) a tým spomalia koleso a tým celé auto. Naopak veľké trenie môže byť aj nežiaduce. Toto môžeme eliminovať tým, že trecie plochy premažeme a tým znížime trenie a zvýšime výkon.

Hydrostatika
Pascalov zákon sa využíva napríklad v hydraulike. Hydraulika sa využíva napríklad vo vysokozdvižných vozíkoch, kde na zdvihnutie ťažkého telesa vďaka hydraulike stačí menšia sila. Hydraulika ma veľké využitie v strojárstve: bagre, lode, roboty, žeriavy, buldozéry.
Archimedov zákon sa využívajú napríklad pri lodiach. Napriek tomu, že loď je zo železa, nepotopí sa. A to preto, lebo loď nie je celá zo železa, ale nachádzajú sa tam vzduchové časti. Tým je objem lode väčší, vytlačí viac vody, ktorej tiaž sa rovná sile, ktorá nadľahčuje loď. Tento jav sa využíva aj v ponorkách. Keď sa chce ponorka ponoriť naberie vodu a ponorí sa.

Keď chce naopak stúpať vytlačí potrebné množstvo vody, tým zmenší váhu pri rovnakom objeme a začne stúpať. Najčastejšie môžeme Archimedov zákon pozorovať vo vani. Keď si ľahneme do vani, hladina vody sa zvýši. Hmotnosť tejto vytlačenej kvapaliny, sa podľa Archimedovho zákona rovná sile, ktorá nás nadľahčuje.