AP-01 — Zasady lotu

Lekcja 2 / 59

Prawa Newtona w locie samolotu

⏱ około 35 minut
⭐ 120 XP

Po tej lekcji będziesz potrafił

Po ukończeniu lekcji powinieneś umieć:

wyjaśnić pierwszą zasadę Newtona i odróżnić ruch od przyspieszenia;
wyjaśnić, czym jest siła wypadkowa i dlaczego to ona — a nie pojedyncza siła — decyduje o zmianie ruchu;
zastosować relację ΣF = m·a w prostych zadaniach;
wyjaśnić, dlaczego przy tej samej sile większa masa oznacza mniejsze przyspieszenie;
rozumieć, że przyspieszenie może oznaczać zmianę kierunku, nawet gdy wskazywana wartość szybkości jest stała;
wyjaśnić trzecią zasadę Newtona i wskazać, że para akcji–reakcji działa na dwa różne ciała;
odróżnić parę sił Newtona od dwóch sił, które po prostu równoważą się na jednym samolocie;
policzyć ciężar w prostym modelu W = m·g i pamiętać, że ciężar jest siłą, a nie masą.

Cele Akademii ponad minimum syllabus

APX-AP0102-01: uczeń nie używa zdania „samolot potrzebuje siły, żeby się poruszać” bez rozróżnienia ruchu od przyspieszenia;
APX-AP0102-02: uczeń potrafi zauważyć, że stała szybkość w zakręcie nie oznacza zerowego przyspieszenia;
APX-AP0102-03: uczeń nie myli pary akcji–reakcji z równowagą sił działających na ten sam obiekt;
APX-AP0102-04: uczeń traktuje równania jako opis zależności fizycznych, a nie zestaw symboli do zapamiętania.

Nowe pojęcia w tej lekcji

Inertia — bezwładność
Tendencja ciała do przeciwstawiania się zmianie jego ruchu. Większa masa oznacza większą bezwładność.

Velocity — prędkość wektorowa
Prędkość opisana razem z kierunkiem. Jeżeli zmieniasz sam kierunek ruchu, zmienia się prędkość wektorowa nawet wtedy, gdy liczba na prędkościomierzu pozostaje taka sama.

Speed — szybkość / wartość prędkości
Sama wartość tego, jak szybko ciało się porusza, bez informacji o kierunku.

Vector — wektor
Wielkość mająca wartość i kierunek. Siła i prędkość wektorowa są wektorami.

Net force / resultant force — siła wypadkowa
Wektorowa suma wszystkich zewnętrznych sił działających na dane ciało.

Equilibrium — równowaga
W kontekście ruchu postępowego oznacza, że siła wypadkowa wynosi zero. Ciało może wtedy stać albo poruszać się po linii prostej ze stałą prędkością wektorową.

Momentum — pęd (p)
W prostym modelu p = m·v. Ogólnie druga zasada Newtona wiąże siłę wypadkową ze zmianą pędu w czasie.

Action–reaction force pair — para sił akcji i reakcji
Dwie siły o tej samej wartości i przeciwnych kierunkach, działające na dwa różne ciała będące we wzajemnym oddziaływaniu.

Gravitational acceleration — przyspieszenie grawitacyjne (g)
W prostych zadaniach blisko powierzchni Ziemi przyjmujemy zwykle około 9,81 m/s², jeśli zadanie nie podaje innej wartości.

Dlaczego to ważne w lataniu

Później będziemy analizować siłę nośną, opór, ciąg, ciężar, zakręty, przeciągnięcie i przeciążenie. Jeżeli na tym etapie przyjmiesz błędny model:

„żeby ciało się poruszało, musi cały czas działać na nie większa siła do przodu”

albo:

„jeśli prędkość na wskaźniku się nie zmienia, to nie ma przyspieszenia”,

to wiele kolejnych zjawisk stanie się pozornie sprzecznych.

Prawa Newtona porządkują to od podstaw. Nie mówią jeszcze jak dokładnie skrzydło wytwarza siłę nośną ani jak pilot steruje zakrętem — te tematy przyjdą później. Dają natomiast język, bez którego trudno je naprawdę zrozumieć.

1. Najpierw rozróżnij trzy rzeczy: położenie, prędkość i przyspieszenie

Wyobraź sobie samochód jadący po prostej ze stałą szybkością 90 km/h.

Jeżeli nie zmienia szybkości ani kierunku:

jego położenie stale się zmienia;
jego prędkość wektorowa jest stała;
jego przyspieszenie wynosi zero.

To ważne: ruch nie oznacza automatycznie przyspieszenia.

Teraz samochód nadal jedzie 90 km/h, ale wchodzi w zakręt.

Wartość szybkości może nadal wynosić 90 km/h, lecz kierunek ruchu zmienia się cały czas. A skoro prędkość wektorowa zawiera również kierunek, to prędkość wektorowa się zmienia.

Czyli pojawia się przyspieszenie, mimo że liczba opisująca szybkość nie wzrosła ani nie zmalała.

To będzie później bardzo ważne przy zakręcie samolotu.

Zapamiętaj: przyspieszenie to zmiana wektora prędkości, nie tylko „dodawanie gazu i rozpędzanie”.

2. Pierwsza zasada Newtona — ruch nie potrzebuje siły wypadkowej, zmiana ruchu tak

W szkolnym skrócie pierwszą zasadę Newtona można opisać tak:

Jeżeli na ciało nie działa niezrównoważona siła wypadkowa, ciało zachowuje stan spoczynku albo ruch jednostajny prostoliniowy.

Ściślej mówimy o odpowiednim inercjalnym układzie odniesienia, ale na poziomie tej lekcji najważniejszy jest model mentalny:

ΣF = 0
→ a = 0
→ prędkość wektorowa się nie zmienia.

To nie oznacza:

ΣF = 0
→ ciało musi stać.

Może równie dobrze poruszać się ze stałą prędkością po prostej.

Dlaczego to jest nieintuicyjne?

W codziennym życiu, gdy przestajesz pedałować rowerem, rower zwalnia. Łatwo więc uznać:

„bez siły napędowej ruch musi zaniknąć”.

Ale rower zwalnia dlatego, że nadal działają na niego siły oporu: tarcie, opór powietrza itd. Gdy siła napędowa znika, pozostaje niezerowa siła wypadkowa skierowana przeciwnie do ruchu.

W idealnym modelu bez tych oporów ciało nie potrzebowałoby ciągłego „podtrzymywania ruchu”.

3. Bezwładność — dlaczego masa ma znaczenie

Bezwładność opisuje tendencję ciała do przeciwstawiania się zmianie jego ruchu.

Pomyśl o dwóch wózkach:

pierwszy ma masę 50 kg;
drugi 500 kg.

Jeżeli przyłożysz do obu tę samą siłę przez ten sam czas, cięższy wózek zmieni swój ruch mniej.

To nie dlatego, że „siła działa słabiej”. Siła może być taka sama. Po prostu większa masa oznacza większą bezwładność.

W lotnictwie ta idea wróci wielokrotnie przy:

przyspieszaniu i hamowaniu;
manewrach;
obciążeniach konstrukcji;
masie i wyważeniu;
osiągach.

Nie wyciągamy jednak jeszcze wniosków typu „cięższy samolot zawsze robi X”. Konkretny efekt zależy od tego, jaką wielkość analizujemy i jakie inne warunki są utrzymane.

4. Druga zasada Newtona — siła wypadkowa zmienia ruch

Najbardziej użyteczna dla nas na tym poziomie postać drugiej zasady Newtona to:

ΣF = m·a

gdzie:

ΣF — siła wypadkowa;
m — masa;
a — przyspieszenie.

Znak Σ czytamy tutaj jako „suma”. Nie interesuje nas jedna wybrana siła, tylko wektorowa suma wszystkich sił zewnętrznych działających na analizowane ciało.

Co wynika z równania?

Przy stałej masie większa siła wypadkowa → większe przyspieszenie

Dla m = 500 kg:

ΣF = 500 N → a = 1 m/s²;
ΣF = 1000 N → a = 2 m/s².

Podwojenie siły wypadkowej podwoiło przyspieszenie.

Przy tej samej sile większa masa → mniejsze przyspieszenie

Dla ΣF = 1000 N:

m = 500 kg → a = 2 m/s²;
m = 1000 kg → a = 1 m/s².

Podwojenie masy przy tej samej sile zmniejszyło przyspieszenie o połowę.

5. Dlaczego mówimy „siła wypadkowa”, a nie po prostu „siła”

Załóżmy, że na ciało w poziomie działają dwie przeciwne siły:

800 N w prawo;
500 N w lewo.

Jeżeli są współliniowe, to ich wypadkowa wynosi:

800 N - 500 N = 300 N w prawo.

To właśnie 300 N, a nie 800 N, podstawiasz jako siłę wypadkową do prostego równania ΣF = m·a.

Dla masy 150 kg:

a = 300 N / 150 kg = 2 m/s².

A jeżeli siły są równe?

800 N w prawo i 800 N w lewo:

ΣF = 0.

Wtedy przyspieszenie w tym kierunku wynosi zero.

Ale pamiętaj: zero przyspieszenia nie mówi samo w sobie, czy ciało stoi. Może poruszać się ze stałą prędkością.

6. Siły są wektorami

Siła ma:

wartość;
kierunek;
zwrot.

Dlatego nie możemy po prostu dodać wszystkich liczb opisujących siły bez uwzględnienia ich kierunków.

Dwie siły po 100 N mogą dać:

200 N, jeśli działają w tym samym kierunku i zwrocie;
0 N, jeśli działają dokładnie przeciwnie;
inną wartość pośrednią, jeśli działają pod kątem.

Pełne składanie wektorów będziemy rozwijać tam, gdzie będzie potrzebne. Tutaj wystarczy najważniejsza zasada:

wynik zależy nie tylko od wielkości sił, ale również od ich kierunków.

7. Prędkość wektorowa i zakręt — jedna z najważniejszych konsekwencji

Wyobraź sobie samolot lecący w idealnym poziomym zakręcie ze stałą szybkością 100 kt.

Na początku leci na północ. Po chwili na wschód.

Wartość szybkości nadal może wynosić 100 kt, ale kierunek się zmienił.

Czyli:

prędkość wektorowa się zmieniła;
wystąpiło przyspieszenie;
z drugiej zasady Newtona wynika, że musi istnieć odpowiednia niezerowa siła wypadkowa związana z tą zmianą ruchu.

Nie analizujemy jeszcze, jak dokładnie pilot tworzy tę siłę i jak rozkłada się siła nośna w zakręcie. Zrobimy to później po poznaniu sterów, przeciążenia i mechaniki zakrętu.

Ale już teraz zapamiętaj:

stałe wskazanie szybkości nie oznacza automatycznie zerowego przyspieszenia.

8. Ogólna postać drugiej zasady Newtona — zmiana pędu

Dla stałej masy bardzo wygodne jest:

ΣF = m·a.

Szersza idea mówi, że siła wypadkowa jest związana ze zmianą pędu w czasie.

W prostym modelu klasycznym:

p = m·v.

To będzie przydatne później, gdy będziemy wyjaśniać oddziaływanie skrzydła i śmigła z powietrzem. Nie musisz teraz wykonywać złożonych obliczeń pędu — ważne jest zrozumienie, że siła opisuje zmianę stanu ruchu, a nie „sam fakt istnienia ruchu”.

9. Ciężar: siła związana z grawitacją

W poprzedniej lekcji odróżniliśmy masę od ciężaru. Teraz możemy zapisać prosty model:

W = m·g

gdzie:

W — ciężar jako siła;
m — masa;
g — przyspieszenie grawitacyjne.

W prostych zadaniach blisko powierzchni Ziemi często przyjmujemy:

g ≈ 9,81 m/s².

Przykład

Samolot ma masę 600 kg.

W = 600 kg × 9,81 m/s²

W ≈ 5886 N.

Czyli:

masa: 600 kg;
ciężar w tym uproszczonym modelu: około 5886 N.

Nie mówimy więc w języku fizycznym:

„ciężar wynosi 600 kg”.

kg jest jednostką masy. N jest jednostką siły.

10. Trzecia zasada Newtona — akcja i reakcja

Trzecia zasada Newtona mówi w uproszczeniu:

Jeżeli ciało A działa siłą na ciało B, ciało B działa równocześnie na ciało A siłą o tej samej wartości i przeciwnym zwrocie.

Kluczowe jest jedno zdanie:

Te dwie siły działają na dwa różne ciała.

Dlatego nie „kasują się” w równaniu sił dla jednego z tych ciał.

Prosty przykład: człowiek i ściana

człowiek naciska na ścianę;
ściana naciska na człowieka z taką samą wartością siły w przeciwnym zwrocie.

Jedna siła działa na ścianę. Druga na człowieka.

Przykład lotniczy: śmigło i powietrze

Śmigło oddziałuje z powietrzem i zmienia jego ruch. Powietrze oddziałuje na śmigło/układ napędowy siłą przeciwną.

Pełną aerodynamikę śmigła omówimy dużo później, ale już tutaj widać zastosowanie trzeciej zasady Newtona.

Przykład lotniczy: skrzydło i powietrze

Skrzydło oddziałuje z przepływem powietrza, a powietrze oddziałuje aerodynamicznie na skrzydło.

To nie jest jeszcze pełne wyjaśnienie siły nośnej. W późniejszych lekcjach połączymy:

rozkład ciśnienia;
zmianę pędu powietrza;
geometrię profilu;
kąt natarcia;
przepływ trójwymiarowy.

Nie wolno więc redukować całej aerodynamiki do hasła:

„Newton mówi, że skrzydło pcha powietrze w dół i tyle”.

To jeden element poprawnego modelu, nie cały model.

11. Bardzo ważne: para akcji–reakcji ≠ dwie siły równoważące się na samolocie

To częsty błąd.

Później zobaczymy w prostym ustalonym locie poziomym, że określone siły działające na ten sam samolot mogą się równoważyć w sensie wektorowym.

Ale jeżeli dwie siły działają na ten sam obiekt, nie są automatycznie parą z trzeciej zasady Newtona.

Para trzeciej zasady zawsze opisuje wzajemne oddziaływanie dwóch różnych ciał.

Przykład:

siła grawitacyjna Ziemi działająca na samolot;
odpowiadająca jej siła grawitacyjna samolotu działająca na Ziemię.

To para akcji–reakcji.

Natomiast siła aerodynamiczna działająca na samolot i jego ciężar mogą w pewnym stanie lotu dawać określony bilans sił na samolocie, ale nie są nawzajem parą z trzeciej zasady Newtona.

12. Dlaczego samolot nie „zużywa siły” do samego poruszania się

To dobre miejsce, żeby połączyć wszystkie trzy zasady.

Wyobraź sobie idealny model samolotu poruszającego się po linii prostej ze stałą prędkością.

Jeżeli jego prędkość wektorowa jest stała:

a = 0.

Z drugiej zasady:

ΣF = m·0 = 0.

Czyli siły działające na samolot mogą istnieć i być duże, lecz ich wektorowa suma może wynosić zero.

To nie znaczy, że „nie ma sił”.

To znaczy:

nie ma niezrównoważonej siły wypadkowej powodującej przyspieszenie.

Ta różnica będzie absolutnie kluczowa w Lekcji 5, gdy rozłożymy na części cztery główne siły działające na samolot.

13. Warstwa „dlaczego” — przyczyna → skutek

Przypadek A: zwiększamy siłę wypadkową, masa bez zmian

większa ΣF
→ większa zmiana pędu w czasie
→ większe a
→ szybciej zmienia się prędkość wektorowa.

Przypadek B: zwiększamy masę, siła wypadkowa bez zmian

większa m
→ większa bezwładność
→ mniejsze a = ΣF/m
→ wolniejsza zmiana prędkości wektorowej.

Przypadek C: kierunek prędkości się zmienia, wartość szybkości pozostaje stała

zmiana kierunku v
→ zmiana wektora prędkości
→ a ≠ 0
→ potrzebna niezerowa składowa siły wypadkowej związana z zakrzywieniem toru.

Przypadek D: dwie przeciwne siły na jednym ciele mają tę samą wartość

F1 + F2 = 0
→ w tym kierunku ΣF = 0
→ brak przyspieszenia w tym kierunku.

Nie oznacza to automatycznie spoczynku.

14. Przykłady krok po kroku

Przykład 1 — oblicz przyspieszenie

Masa: 800 kg
Siła wypadkowa: 1600 N

Szukamy a.

ΣF = m·a

a = ΣF/m

a = 1600 N / 800 kg

Ponieważ 1 N = 1 kg·m/s²:

a = 2 m/s².

Kontrola sensowności

Siła 1600 N działająca na 800 kg daje tylko kilka m/s², a nie setki. Wynik ma rozsądny rząd wielkości.

Przykład 2 — ta sama siła, dwa różne samoloty w idealnym modelu

Siła wypadkowa: 1200 N.

Samolot A: 600 kg

aA = 1200/600 = 2 m/s²

Samolot B: 1200 kg

aB = 1200/1200 = 1 m/s²

Przy tej samej sile wypadkowej dwukrotnie większa masa daje połowę przyspieszenia.

To nie jest jeszcze pełne porównanie osiągów dwóch realnych samolotów. W realnym locie siły aerodynamiczne i napędowe same zależą od warunków, konfiguracji i konstrukcji.

Przykład 3 — ciężar

Masa: 750 kg

W = 750 × 9,81

W ≈ 7357,5 N.

Zaokrąglając do sensownej dokładności:

W ≈ 7,36 kN.

Jednostka nadal mówi nam, że chodzi o siłę.

15. Nie daj się złapać — typowe błędne intuicje

Błąd 1: „Jeżeli samolot leci, musi mieć siłę wypadkową do przodu”

Nie. Jeżeli porusza się ze stałą prędkością wektorową, jego całkowita siła wypadkowa jest równa zero w modelu Newtonowskim.

Mogą działać na niego liczne siły — po prostu się wektorowo bilansują.

Błąd 2: „Stała szybkość = brak przyspieszenia”

Tylko jeśli nie zmienia się również kierunek prędkości.

W zakręcie można mieć stałą szybkość i jednocześnie niezerowe przyspieszenie.

Błąd 3: „Akcja i reakcja znoszą się, więc nic nie może się poruszyć”

Siły trzeciej zasady działają na różne ciała.

Nie sumujesz ich jako dwóch sił działających na jeden obiekt.

Błąd 4: „Siła aerodynamiczna w górę i ciężar w dół to para akcji–reakcji”

Nie. Obie działają na ten sam samolot, więc nie tworzą wzajemnej pary z trzeciej zasady Newtona.

Błąd 5: „Masa i ciężar to praktycznie to samo”

Nie w fizyce.

masa → kg;
ciężar jako siła → N.

Błąd 6: „F = m·a oznacza, że każda pojedyncza siła równa się m·a”

Nie. W prostym równaniu chodzi o siłę wypadkową wszystkich zewnętrznych sił działających na dane ciało.

16. Bezpieczeństwo — dlaczego ta fizyka ma znaczenie później

Ta lekcja nie uczy procedury operacyjnej i nie jest oznaczona Safety Critical, ale tworzy kilka modeli mentalnych, które później mają bezpośrednie znaczenie dla bezpieczeństwa:

w zakręcie samolot przyspiesza w sensie wektorowym, nawet przy stałej szybkości;
duża masa zmienia reakcję układu na daną siłę;
równowaga sił nie oznacza braku sił;
wartości sił trzeba analizować wektorowo;
prosty wzór jest prawdziwy tylko przy jasno określonych założeniach.

Jeżeli później będziemy mówić o przeciążeniu, przeciągnięciu w zakręcie albo stabilności, wrócimy do tych zasad.

17. Wiedza egzaminacyjna

Na poziomie PPL(A) powinieneś przede wszystkim umieć:

rozpoznać sens trzech praw Newtona;
stosować jakościowo zależność siła–masa–przyspieszenie;
wykonywać proste rachunki F = m·a;
rozumieć, że siła wypadkowa równa zero oznacza brak przyspieszenia, a nie koniecznie brak ruchu;
wiedzieć, że siły akcji i reakcji działają na różne ciała;
nie mieszać masy z ciężarem.

Nie chodzi o zapamiętywanie historycznych sformułowań słowo w słowo. Chodzi o poprawne użycie zasad w sytuacji fizycznej.

18. Wiedza pilota — ponad minimum egzaminacyjne

Dlaczego warto myśleć wektorami od samego początku

W lotnictwie prawie wszystko później zaczyna się nakładać:

wiatr ma kierunek i prędkość;
siła nośna ma kierunek;
w zakręcie zmienia się orientacja wektora siły aerodynamicznej;
prędkość względem powietrza i ziemi nie jest tym samym;
nawigacja wymaga składania kierunków i prędkości.

Jeżeli od początku będziesz myślał tylko „większa liczba / mniejsza liczba”, bez kierunku, wiele późniejszych tematów będzie trudniejszych niż musi być.

19. Pytania kontrolne w trakcie

Pytanie 1

Samolot w idealnym modelu porusza się po prostej ze stałą prędkością wektorową. Co można powiedzieć o jego całkowitej sile wypadkowej?

A. Musi być skierowana do przodu.
B. Musi być równa ciężarowi.
C. Wynosi zero.
D. Nie można użyć zasad Newtona do samolotu.

Dlaczego: stała prędkość wektorowa oznacza a = 0, więc z ΣF = m·a wynika ΣF = 0.

Pytanie 2

Dwa ciała są poddane tej samej sile wypadkowej. Drugie ma dwa razy większą masę. Jakie ma przyspieszenie?

A. dwa razy większe
B. dwa razy mniejsze
C. takie samo
D. zawsze zero

Dlaczego: a = ΣF/m.

Pytanie 3

Samolot utrzymuje 100 kt, ale zmienia kierunek w zakręcie. Czy jego przyspieszenie może być niezerowe?

Tak. Zmienia się kierunek wektora prędkości, więc zmienia się prędkość wektorowa.

Pytanie 4 — wyjaśnij własnymi słowami

Dlaczego dwie siły z pary akcji–reakcji nie znoszą się wzajemnie w równaniu ruchu jednego ciała?

Oczekiwany sens odpowiedzi: ponieważ każda z nich działa na inne ciało.

20. Ćwiczenia interaktywne — plan implementacyjny

A. Czy jest przyspieszenie?

Aplikacja pokazuje trzy animacje:

ciało stoi;
ciało jedzie po prostej ze stałą prędkością;
ciało porusza się po łuku ze stałą szybkością.

Uczeń zaznacza, w których przypadkach występuje przyspieszenie.

Klucz: przypadek 3 ma przyspieszenie mimo stałej szybkości.

B. Suwaki `F`, `m`, `a`

Uczeń zmienia:

siłę wypadkową;
masę.

Aplikacja oblicza:

a = F/m.

Przed pokazaniem wyniku pyta jakościowo:

„Jeśli podwoisz masę i zostawisz tę samą siłę, czy przyspieszenie wzrośnie, spadnie czy zostanie takie samo?”

Najpierw przewidywanie, potem rachunek.

C. Znajdź parę trzeciej zasady Newtona

Uczeń dostaje kilka sił i ma sparować te, które działają na dwa wzajemnie oddziałujące ciała.

System odrzuca odpowiedź „ciężar samolotu + siła aerodynamiczna w górę” jako niewłaściwą parę trzeciej zasady.

21. Symulator

W tej lekcji nie ma obowiązkowego ćwiczenia w Microsoft Flight Simulator.

Powód: chcemy najpierw zbudować czysty model fizyczny. Pokazywanie zakrętu w MFS na tym etapie mogłoby skłonić ucznia do analizowania sterowania, przechylenia i przyrządów, których jeszcze nie uczyliśmy.

Do obserwacji zakrętu w symulatorze wrócimy wtedy, gdy uczeń zna już:

osie i stery;
współczynnik przeciążenia;
skoordynowany zakręt;
zależność bank angle → load factor → stall speed.

22. Podsumowanie zależności

Ruch i przyspieszenie to nie to samo. Ciało może poruszać się bez przyspieszenia.
ΣF = 0 oznacza brak przyspieszenia, nie koniecznie brak ruchu.
Druga zasada Newtona dla stałej masy: ΣF = m·a.
Większa siła wypadkowa przy tej samej masie daje większe przyspieszenie.
Większa masa przy tej samej sile daje mniejsze przyspieszenie.
Zmiana kierunku ruchu jest zmianą prędkości wektorowej, więc może oznaczać przyspieszenie przy stałej szybkości.
Para akcji–reakcji działa na dwa różne ciała.
Masa jest wyrażana w kg, ciężar jako siła w N.

23. Słowa, które powinieneś już znać

Po tej lekcji powinieneś rozpoznawać i umieć krótko wyjaśnić:

bezwładność / inertia;
prędkość wektorowa / velocity;
szybkość / speed;
wektor / vector;
siła wypadkowa / net force;
równowaga / equilibrium;
pęd / momentum;
para akcji–reakcji / action–reaction force pair;
przyspieszenie grawitacyjne g;
masa m;
siła F;
przyspieszenie a;
ciężar W.

24. Test końcowy lekcji — draft v1

1. Pierwsza zasada Newtona

Które zdanie jest poprawne?

A. Każde poruszające się ciało musi mieć niezerową siłę wypadkową w kierunku ruchu.
B. Jeżeli siła wypadkowa wynosi zero, ciało może pozostawać w spoczynku albo poruszać się ruchem jednostajnym prostoliniowym.
C. Jeżeli siła wypadkowa wynosi zero, prędkość musi wynosić zero.
D. Pierwsza zasada Newtona dotyczy tylko obiektów na ziemi.

Rationale: zero siły wypadkowej oznacza a = 0, nie v = 0.

2. Druga zasada Newtona — rachunek

Na ciało o masie 400 kg działa siła wypadkowa 1200 N. Przyspieszenie wynosi:

A. 0,33 m/s²
B. 2 m/s²
C. 3 m/s²
D. 480 000 m/s²

a = 1200/400 = 3 m/s².

3. Masa i przyspieszenie

Ta sama siła wypadkowa działa kolejno na masę 500 kg i 1000 kg. Drugie ciało otrzyma:

A. dwukrotnie większe przyspieszenie
B. dwukrotnie mniejsze przyspieszenie
C. takie samo przyspieszenie
D. zerowe przyspieszenie

4. Stała szybkość w zakręcie

Samolot porusza się po zakrzywionym torze ze stałą szybkością. Które stwierdzenie jest poprawne?

A. Nie ma przyspieszenia, bo liczba opisująca szybkość się nie zmienia.
B. Ma przyspieszenie, ponieważ zmienia się kierunek wektora prędkości.
C. Przyspieszenie istnieje tylko podczas zwiększania mocy silnika.
D. Trzecia zasada Newtona zabrania przyspieszenia przy stałej szybkości.

5. Trzecia zasada Newtona

Która para najlepiej przedstawia parę akcji–reakcji?

A. ciężar samolotu w dół i siła aerodynamiczna w górę
B. ciąg i opór działające na samolot
C. siła śmigła działająca na powietrze i siła powietrza działająca na śmigło
D. dwie przeciwne siły działające na to samo skrzydło

Rationale: para trzeciej zasady działa na dwa różne ciała.

6. Ciężar

Masa 500 kg, przyjmij g = 9,81 m/s². Ciężar wynosi około:

A. 50,97 N
B. 500 N
C. 4905 N
D. 4905 kg

7. Siła wypadkowa

Na ciało działają współliniowo 900 N w prawo i 600 N w lewo. Siła wypadkowa wynosi:

A. 1500 N w prawo
B. 300 N w prawo
C. 300 N w lewo
D. 0 N

8. Wyjaśnij własnymi słowami

Uczeń mówi:

„Siła aerodynamiczna w górę i ciężar w dół są parą akcji i reakcji, bo są przeciwne.”

Wyjaśnij, co jest nie tak z tym zdaniem.

Oczekiwany sens odpowiedzi: oba wektory są siłami działającymi na ten sam samolot; para trzeciej zasady Newtona składa się z sił działających na dwa różne, wzajemnie oddziałujące ciała.

25. Warunek zaliczenia

Proponowany draft dla aplikacji:

minimum 80% punktów z testu;
pytania 1, 4 i 5 muszą zostać poprawnie wyjaśnione po maksymalnie jednej powtórce, ponieważ sprawdzają podstawowy model mentalny potrzebny w dalszej aerodynamice;
pytanie otwarte nr 8 może być oceniane przez zestaw kluczowych pojęć: różne ciała, nie para Newtona, obie siły działają na samolot.

To nie jest formalny Safety Gate, lecz concept gate przed dalszymi lekcjami.

26. Co dalej

Następna lekcja:

AP-01.03 — Ciśnienie, gęstość, Bernoulli i Venturi

Teraz, gdy wiesz już:

co oznacza siła;
dlaczego interesuje nas jej wypadkowa;
jak siła wiąże się ze zmianą ruchu;

możemy przejść do właściwości powietrza i przepływu, które później pozwolą wyjaśnić rozkład ciśnienia wokół skrzydła.

27. Źródła i kontrola wersji

Requirement: - REG-EASA-FCL-001 — EASA Aircrew, AMC1 FCL.210; FCL.215, Principles of Flight: Aeroplane; blok podstawowych praw i definicji obejmujący prawa Newtona.

Technical: - TECH-FAA-PHAK-25C-C4 — FAA Pilot's Handbook of Aeronautical Knowledge, Chapter 4 — Principles of Flight; Newton's basic laws of motion and foundational physics. - TECH-FAA-PHAK-25C-C5 — FAA PHAK Chapter 5 — późniejsze zastosowanie sił i mechaniki lotu; użyte jako cross-check, żeby lekcja 2 nie tworzyła modelu sprzecznego z dalszym materiałem.

Version data:

lesson_version: 1
source_checked_at: 2026-09-05
regulatory_checked_at: 2026-09-05
review_status: INTERNAL_REVIEW_PENDING

Ta lekcja nie jest oznaczona jako VERIFIED. Przed publikacją przechodzi jeszcze copy-edit, walidację pytań, implementację diagramów/interakcji i test z początkującym użytkownikiem.