Otevřít hlavní menu

Těžiště

hmotný střed objektu
(přesměrováno z Barycentrum)

Těžiště (hmotný střed) je působiště tíhové síly působící na těleso. Ve skutečnosti je mezi pojmy těžiště a hmotný střed principiální rozdíl. Těžiště zavádíme jako působiště výslednice tíhových sil působících na jednotlivé části tělesa v tíhovém poli (nebo také můžeme říct, že je to bod, vůči němuž je výsledný moment působících tíhových sil nulový). Pojem těžiště tedy ztrácí význam v beztížném stavu. Hmotný střed je bod, který je pevně určen tvarem tělesa a rozložením hustoty. Nezávisí na přítomnosti vnějšího silového pole. V homogenním tíhovém poli (např. v těsné blízkosti zemského povrchu) oba pojmy splývají a velmi často se používají jako synonyma. V nehomogenním tíhovém poli je však nutno oba pojmy rozlišovat.

Těžiště je takový bod, že působení tíhové síly na něj má stejný účinek jako působení na celé těleso. Má-li být těleso podepřeno (nebo zavěšeno) v jednom bodě tak, aby tíhová síla byla vyrovnána, pak svislá těžnice musí procházet bodem podepření nebo závěsu.

Obsah

Určování polohy těžištěEditovat

  • U stejnorodého geometrického pravidelného tělesa leží těžiště v jeho geometrickém středu (geometrickém těžišti).
  • Těžiště leží v průsečíku těžnic při postupném zavěšení tělesa v nejméně dvou různých bodech.
  • Výpočtem (jednotlivé souřadnice xT, yT, zT těžiště se počítají nezávisle na sobě):
 , neboli podíl integrace x-ové souřadnice bodu tělesa podle hmotnosti pro celou hmotnost tělesa m (statický moment) a hmotnosti tělesa
nebo:
 , kde mi je hmotnost i-té části tělesa, xi je poloha těžiště v i-té části, Σ představuje součet pro všechna i, m je hmotnost celého tělesa.
nebo vektorově:
 , kde mi je hmotnost i-té části tělesa, xi je vektor polohy těžiště v i-té části, Σ představuje součet pro všechna i, m je hmotnost celého tělesa.

Těžiště může ležet i mimo těleso (například v jeho dutině).

Jestliže spojíme dvě tělesa v jedno, bude jeho těžiště ležet na úsečce spojující těžiště obou částí.

Odvození základní rovnice těžištěEditovat

 
Těžiště je bod, kde se vyrovnávají kroutící momenty obou propojených hmotných bodů.

Kroutící moment čili moment síly v bodě m1 vůči těžišti je roven m1g(xT-x1).

Součin m1g je gravitační síla.

Rozdíl (xT-x1) je délka ramena páky.

g = gravitační zrychlení [m/s2]

m = hmostnost [kg]

x = souřadnice x [m]

Jestliže dva hmotné body jsou pevně propojeny, pak jejich těžiště leží na úsečce mezi nimi, kde se vyrovnávají jejich momenty sil (kroutící momenty čili síla krát poloměr otáčení), viz páka.

 

BarycentrumEditovat

Hmotný střed, kolem kterého obíhají kosmická tělesa na svých drahách, se nazývá barycentrum. U dvou těles stejné hmotnosti je barycentrum uprostřed spojnice jejich těžišť, u těles s výrazně rozdílnou hmotností leží barycentrum uvnitř hmotnějšího tělesa. Barycentrum leží vzhledem k poměru hmotnosti obou těles na spojnici Měsíc-Země asi 1700 km pod zemským povrchem.[1] Barycentrum sluneční soustavy je při rovnoměrnějším rozložení planet uvnitř Slunce, v jiné roky zase vně.

Rovnovážné polohy tělesaEditovat

Těleso a jeho těžiště se vždy nachází v nějaké rovnovážné poloze.

Polohy jsou tři:

  1. Stálá (stabilní) rovnovážná poloha
  2. Vratká (labilní) rovnovážná poloha
  3. Volná (indiferentní) rovnovážná poloha

Související článkyEditovat

ReferenceEditovat

  1. KLEZCEK, Josip. Velká encyklopedie vesmíru. 1. vyd. Praha: Academia, 2002. ISBN 80-200-0906-X. S. 503. 

Externí odkazyEditovat