Mechanika úvodní stránka
Vnitřní a jiné síly  

Statické síly

  Dynamické síly   Pohyb   Energie a hybnost  
Elastické síly a sval   Tíhová síla   Odporové a třecí síly   Chůze a běh   Energie
Povrchové napětí a kapilarita   Tlaková a vztlaková síla   Proudění   Létání a plachtění   Výkon
Transportní jevy Páka Setrvačná síla   Plavání Zákony zachování
 


Elastické síly

Vnitřní (elastické) síly vznikají účinkem vnějších sil (povrchových nebo objemových). Ty mohou působit proti elektrostatickým a gravitačním silám působícím mezi atomy tělesa.

Závislost síly na vzdálenosti dvou atomů ukazuje vedlejší graf. Přitažlivé síly jsou největší v nejnižším bodě křivky. Při rostoucí vzdálenosti atomů se tato síla snižuje a limituje k nule. Při klesající vzdálenosti se přitažlivá síla rychle snižuje, dosahuje nuly (tato vzdálenost se někdy uvažuje jako poloměr atomu) a přechází rychle v sílu odpudivou.

Intenzitu vnitřních sil na průřezu tělesa udává napětí, které můžeme rozložit na složku kolmou k průřezu tělesa -  normálové napětí σ:

a složku tečnou k průřezu tělesa - smykové napětí:  

 

Normálové resp. smykové napětí závisí na poměrném prodloužení objektu:                                            

Smykové napětí závisí na zkosu (zkos znamená změnu o úhel γ oproti původnímu pravému úhlu):         
Podle Hookova zákona platí:


kde E je modul pružnosti v tahu a G je modul pružnosti ve smyku.

Proč mají hlísti spirální strukturu tělních vláken?

Hlísti užívají tahovou sílu svých svalů k pohybu. Nemajíce kostí, používají nestlačitelnost tělních tekutin jako oporný element,  pomocí kterého přenášejí sílu při tlaku.

Struktura svalů byla pozorována na laboratorním organizmu háďátku obecném Caenorhabditis elegans. Jedná se o 1 mm dlouhého hlísta. Používá dvou sad spirálních svalů k pohybu dopředu, kroucení a otáčení.

Kontrakce jednoduchých svalů v osovém směru umožňuje zvětšit průměr těla, ale nemůže sama o sobě posunout tělo dopředu. Svaly v radiálním směru mohou zvětšit délku a prodloužit tak tělo na obou koncích. Nicméně i tak sami o sobě neumožní pohyb. Spirálně uspořádané svaly mohou dosáhnout obojího a vyvinout výsledný pohyb.

Kontrakce radiálních i axiálních svalů změní objem až na určitý úhel, který určíme následovně:
Změna objemového elementu ∆V v organizmu může být vyjádřen jako funkce délky a úhlopříčného svalu a úhlu φ.

můžeme určit změnu objemu, pokud  úhel je proměnná derivací výrazu podle úhlu.
Žádná změna objemu nenastane pokud je derivace rovna 0. Dostaneme podmínku

pak                             

Hodnota úhlu je pak φ =55°. Pro větší úhly při svalové kontrakci objem klesá. Pozorovaná hodnosta úhlu svalových vláken je mezi 65° a 75°. Z toho vyplývá, že vnitřní tlak se zvyšuje po svalové kontrakci, a tělesná vlákna jsou napjatá. Tyto dva efekty umožňují obnovit silnou reakci, která pomáhá organizmům dostat se zpět do relaxovaného stavu.         

1
2


Svalová síla
Všichni velcí suchozemští živočichové, kteří se pohybují, mají oporný aparát a svaly. Svalová síla závisí na příčném průřezu svalu A. Při pomalém pohybu, svalová tkáň všech živočichů  vytváří stejné napětí, specifickou svalovou sílu f0:

Síla produkovaná jednotlivý svalem má hodnotu:

Zdroje obrázků:
[1] www.asc-csa.gc.ca/ images/c-elegans_esa.jpg
[2] Ahlborn K. Boye: Zoological Physics, Springer 2006, Heidelberg
[3]
[4]