Chceš dostať bicykel do pivnice alebo kočík do autobusu. Zdvihnúť ho rovno hore je ťažké. Po rampe to ide oveľa ľahšie. A na bicykli ti zas pomáhajú ozubené kolesá. Pozrime sa na oboch pomocníkov.
Naklonená rovina
Naklonená rovina je šikmá plocha, po ktorej vec tlačíš alebo ťaháš hore. Volá sa aj rampa.
Rampu nájdeš pri vchode do obchodu pre vozíky a kočíky. Sťahováci po šikmých doskách vytlačia ťažkú skriňu do auta. Aj cesta do kopca je naklonená rovina. Vytlačiť vec po rampe je ľahšie ako ju zdvihnúť rovno hore.
Debnu tlačíš po rampe. Nemusíš ju dvíhať.
Dlhšia rampa, menšia sila
Na rovnakú výšku vedie krátka strmá rampa aj dlhá mierna. Po krátkej treba tlačiť väčšou silou. Po dlhej stačí menšia sila, ale cesta je dlhšia.
Preto sa cesty do kopca kľukatia v serpentínach. Sú dlhšie, ale nie také strmé. Aj ty na bicykli niekedy ideš do kopca cikcak — šliape sa ľahšie.
Dlhšia rampa je miernejšia. Stačí menšia sila.
Páku poznáš z 3. ročníka: hojdačka, páčidlo alebo lyžica, ktorou otváraš plechovku — tyč, ktorá sa otáča okolo jedného bodu (osi). Čím ďalej od osi tlačíš, tým menšia sila ti stačí.
Spoločný trik pomocníkov: Naklonená rovina, páka aj voľná kladka šetria silu rovnako — menšia sila, ale dlhšia cesta. Pri páke to znamená tlačiť ďalej od osi. Vyskúšaj si to na páke nižšie. V simulácii je N jednotka sily (newton) a m sú metre.
Páka: vpravo je dvakrát dlhšie rameno a polovičná sila. Je v rovnováhe? Zmeň posuvníky a nájdi ďalšiu rovnováhu.
Ozubené kolesá
Ozubené kolesá majú na okraji zuby. Zuby jedného kolesa zapadajú medzi zuby druhého. Keď otočíš jedným, otočí sa aj druhé — ale opačným smerom.
Ozubené kolesá sú v mechanických hodinkách, v ručnom šľahači, v ručnej vŕtačke aj v hračkách na kľúčik. Ak dáš do radu tri kolesá, prvé a tretie sa točia rovnako.
Kolesá do seba zapadajú a točia sa opačne.
Väčšie koleso otáča menšie rýchlejšie
Veľké koleso má 24 zubov, malé 12 zubov. Keď sa veľké otočí raz, posunie o 24 zubov. Malé má len 12 zubov, a tak sa otočí dvakrát.
Slovom: počet otáčok malého kolesa = zuby veľkého : zuby malého.
Platí to aj naopak: keď malé otáča veľké, veľké sa točí pomalšie.
Veľké sa otočí raz, malé dvakrát.
Bicykel
Na bicykli šliapeš do pedálov. Tie otáčajú veľké ozubené koleso vpredu. Reťaz ho spája s malým kolieskom na zadnom kolese. Vpredu je napríklad 42 zubov, vzadu 14. Jedno otočenie pedálov otočí zadné koleso -krát.
Kolesá spojené reťazou sa točia rovnakým smerom. Do kopca preraď vzadu na väčšie koliesko. Šliape sa ľahšie, ale ideš pomalšie.
Reťaz spája 42 zubov vpredu so 14 zubmi vzadu.
Pozor! Kolesá, ktorých zuby do seba zapadajú, sa točia opačne. Kolesá spojené reťazou sa točia rovnako.
Chyť správnu odpoveď.
🧪 Pokus doma: Polož na stôl knihu ako schod. Z ďalšej knihy alebo dosky sprav rampu, raz krátku a strmú, raz dlhú. Gumičkou priviazanou k autíčku ho ťahaj hore. Kedy sa gumička natiahne viac?
Ukáž riešenie
Na krátkej strmej rampe sa gumička natiahne viac — treba väčšiu silu. Na dlhej miernej menej, ale autíčko prejde dlhšiu cestu. 🚗
Čo už vieš
Rampa šetrí silu. Menšie koleso sa točí rýchlejšie.
- ✅ Naklonená rovina (rampa): menšia sila, ale dlhšia cesta. Čím dlhšia rampa, tým menšia sila.
- ✅ Kolesá so zubami do seba zapadajú a točia sa opačne. S reťazou rovnako.
- ✅ Väčšie koleso otáča menšie rýchlejšie: otáčky = zuby veľkého : zuby malého, napríklad .
- ✅ Bicykel: veľké koleso pri pedáloch, reťaz, malé vzadu.