Odstredivá točňa

Exponát Odstredivá točňa demonštruje dva základné javy: vznik trecej sily a jej vplyv na pohyb a pôsobenie síl na telesá, ktoré sa pohybujú po kružnici. Základnou časťou exponátu je kruhová platňa, ktorá sa otáča v horizontálnej rovine. Na jej povrch môžeme umiestniť rôzne telesá a pozorovať ich rotačný pohyb. Loptičku alebo kotúč môžeme pred kontaktom s platňou uviesť do pohybu a tak demonštrovať zložený pohyb. Všimneme si, že schopnosť udržať sa na mieste závisí od rôznych faktorov: vzdialenosť od osi otáčania platne, kvalita povrchu platne a telesa, rýchlosť otáčania platne.

Platňa pri svojej rotácii odovzdáva pohybovú energiu telesám na povrchu. Dôležitú úlohu tu zohráva trecia sila. Tá vyjadruje mieru kontaktu medzi dvoma telesami. Závisí od drsnosti oboch povrchov a tiež od tlakovej sily (v našom prípade gravitačná sila telesa). Ak je trecia sila dostatočne veľká, teleso zotrváva na povrchu platne a nešmýka sa.

Proti trecej sile pôsobí odstredivá sila, ktorá vzniká pri rotačnom pohybe a spôsobuje, že trajektória telesa smeruje von z kruhu. Táto sila závisí od vzdialenosti od osi otáčania (priamo-úmerne) a frekvencie otáčania platne (kvadraticky). Trecia sila je pre daný povrch a teleso konštantná, odstredivá sa mení. Preto sa teleso bližšie k osi otáčania udrží ľahšie a ďalej od nej má sklon odletieť z povrchu platne.

V praxi sú tieto poznatky nesmierne dôležité. Trecia sila nám umožňuje bezpečný pohyb po rôznych povrchoch, pričom pôsobí vždy proti smeru pohybu. Pokiaľ sa daný povrch (napr. podlaha dopravného prostriedku) pohybuje so zrýchlením (zvýšenie rýchlosti, brzdenie, jazda do zákruty), proti trecej sile pôsobí zotrvačná sila (napr. odstredivá). Ak je jej hodnota väčšia ako naša konštantná trecia sila, môže vyvolať neželaný pohyb, napríklad pád alebo odhodenie do strany. Zložený pohyb využívame pri cvičení na bežiacom páse, kde bežíme smerom vpred a pás sa voči nám pohybuje vzad. Výsledkom je naša statická poloha nad istým bodom. Ak by sme bežali pomalšie alebo by pás zrýchlil, statická situácia sa zmení na dynamickú a môžeme spadnúť.