Механічна енергія.Закон збереження механічної енергії

Вітаю!

Запишіть до зошита:

19 травня

Дистанційна робота

Закон збереження й перетворення енергії в механічних процесах та його практичне застосування

Слово «енергія» ми чуємо в телевізійних репортажах, бачимо на шпальтах газет тощо. Ним можна скористатися для характеристики людей (енергійна людина), природних явищ (енергія землетрусу чи урагану), машин, механізмів (електроенергія, яку вони споживають).

Для початку розглянемо приклади:

1)      Коли ви на уроці фізкультури граєте м’ячем у футбол, то, з точки зору науки, ви виконуєте певну роботу, бо змушуєте м’яч рухатись.

2)      Щоб забити цвях, ми піднімаємо молоток, виконуючи при цьому певну роботу. Молоток запасає механічну енергію наших м’язів, яку витрачає, падаючи на цвях, щоб забити його і виконати роботу. Чим більшу механічну енергію має тіло, тим більшу роботу воно може виконати. 

Механічна робота є мірою зміни енергії тіла.

Якщо тіло або кілька тіл, які взаємодіють між собою (система тіл), можуть виконувати механічну роботу, то кажуть, що вони мають енергію.

В перекладі з грецької, енергія означає «діяльність».

У механіці ми будемо користуватися таким означенням:

Енергія – це фізична величина, яка характеризує здатність тіла (системи тіл) виконувати роботу.

Енергію позначають символом Е. Одиниця в СІ, як і роботи – джоуль:

[Е]=1Дж

У фізиці розрізняють два види механічної енергії: потенціальну і кінетичну.

 Якщо тіло нерухоме, але на нього діє певна сила, то кажуть, що воно має потенціальну енергію.

Потенціальну енергію має тіло, підняте над поверхнею Землі, стиснута пружина, стиснутий газ, річкова вода у водоймищі тощо.

Потенціальна енергія – це енергія, зумовлена взаємодією тіл або частин тіла.

Потенціальна енергія тіла залежить від висоти, на якій перебуває це тіло, — отже, вибір нульового рівня (рівня, від якого буде вимірюватися висота) суттєво впливає на значення потенціальної енергії.

Спостереження за явищами природи показують, що робота може виконуватися при русі тіл. Так, тепловоз, рухаючись колією, стикається з вагоном і зміщує його на деяку відстань. Виконується робота і в тому випадку, коли кинутий камінь пробиває кригу. Вистрілена з рушниці куля пробиває дошку тощо. Якщо потенціальну енергію мають тіла, на які діє сила, то в перелічених вище прикладах робота виконується тому, що вони здійснювали переміщення, рухалися.

 Енергію рухомого тіла називають кінетичною енергією.

Проведемо дослід:

Розмістимо кульку у верхній частині жолоба і відпустимо її. У цьому випадку, скотившись жолобом до основи, кулька набуває більшої швидкості, ніж раніше. Ударившись об брусок, вона перемістить його на більшу відстань, ніж у попередньому досліді, виконавши відповідно більшу роботу.(проведемо дослід з більшою кулькою та порівняємо результати).

Поставимо жолоб під деяким кутом до поверхні стола. На деякій відстані від його нижнього кінця покладемо брусок. На середній частині жолоба розмістимо маленьку стальну кульку і відпустимо її. Скотившись із жолоба, кулька вдариться об брусок і перемістить його на деяку відстань. Відмітимо відстань, на яку зміститься брусок.

Отже, кінетична енергія тіла залежить від його швидкості та маси.

Кінетична енергія – це енергія, яка зумовлена рухом тіла і дорівнює половині добутку маси тіла на квадрат швидкості його руху.

Тіло може мати і потенціальну, і кінетичну енергії. Наприклад літак, що летить над землею на деякій висоті, має і потенціальну(взаємодія з землею), і кінетичну(рух) енергії.

Суму кінетичної і потенціальної енергій тіла називають повною механічною енергією тіла:

Eповна=Eкінетична+Eпотенціальна

У всіх видів енергії є загальна властивість: енергія нізвідки не виникає й нікуди не зникає, вона лише переходить із одного виду в інший або від одного тіла до іншого. Це твердження називається законом збереження енергії.

Піднятий над Землею м’яч має певну потенціальну енергію. При його падінні ця енергія поступово зменшується. Однак збільшується його швидкість, що свідчить про збільшення кінетичної енергії. Максимальну кінетичну енергію м’яч має біля самої землі.

Отут його швидкість найбільша, а потенціальна енергія найменша, оскільки висота м’яча наближується до нуля.

Потенціальна енергія піднятого над поверхнею землі м’яча перетворилася на кінетичну енергію м’яча, що рухається. Якщо знехтувати опором повітря, то сума кінетичної й потенціальної енергій падаючого тіла залишається незмінною, тобто механічна енергія тіла зберігається.

Помітимо, що збереження механічної енергії не означає збереження кінетичної й потенціальної енергій окремо: так, при падінні тіла його потенціальна енергія перетворюється в кінетичну, а при коливаннях маятників потенціальна й кінетична енергії неодноразово перетворюються одна в одну.

Таким чином,

механічна енергія зберігається, якщо можна знехтувати тертям, тобто коли на тіло діють тільки сила ваги й сили пружності. Помітимо, що збереження механічної енергії не означає збереження кінетичної й потенціальної енергій окремо: так, при падінні тіла його потенціальна енергія перетворюється в кінетичну, а при коливаннях маятників потенціальна й кінетична енергії неодноразово перетворюються одна в одну.

Суму потенціальної й кінетичної енергії тіла називають його повною механічною енергією Е

Задача 1

Тіло масою 1кг починає падати на поверхню землі з висоти 20м. На якій висоті кінетична енергія тіла дорівнюватиме 100Дж? Опором повітря знехтуйте.

Задача 2

Тіло кидають вертикально вгору зі швидкістю 20м/с.На якій висоті потенціальна енергія тіла дорівнює його кінетичній енергії? Опором повітря знехтуйте.

Домашнє завдання

Заповніть форму відповідей за посиланням:

https://forms.gle/AK9ZcUADkvWSriat5

Потужність

Вітаю!

Запишіть до зошита:

7 травня

Дистанційна робота

Потужність

Опрацюйте наступний матеріал та запишіть до зошита текст виділений синім

              Важливою фізичною величиною, яка пов'язана з роботою, є, потужність.

        Сходами можна піднятися, а можна і вибігти. В обох випадках виконується однакова робота, однак, у другому випадку вона виконується швидше.

        Швидкість (інтенсивність) виконання роботи характеризує потужність. Чим більша потужність, тим менше часу необхідно для виконання роботи.

Потужність є швидкістю виконання роботи.

N=At,

де A — робота, t — час, N — потужність.

           Одиницею вимірювання потужності в системі СІ є ват (Вт) на честь шотландського винахідника Джеймса Ватта, в міжнародній системі потужність позначається — W.

           Потужність дорівнює 1 ват, якщо за 1 секунду виконується работа величиною в 1 джоуль.

1

 кіловат (кВт) =1000

 Вт
1

 мегават (МВт) =1000000

 Вт
1

 гігават (ГВт) =1000000000

 Вт

Приклади потужності у повсякденному житті:

 

Вид роботи	Потужність, Вт
Людина крокує зі швидкістю 7 км/ч	60
Людина виконує важку фізичну роботу	200
Людина їде на велосипеді зі швидкістю 20 км/ч	700

Розв'яжемо задачі (обов'язково законспектуйте)

Задача №1

Задача №2

Задача №3

Домашнє завданння:

Виконайте тест за посиланням

https://forms.gle/moKDsHU27T9HJios8

Механічна робота

Вітаю!

Запишіть до зошита:

4 травня

Дистанційна робота

Механічна робота

Опрацюйте наступний текст та запишіть до зошита виділене синім!

          Для того, щоб виконати будь-яку  роботу, необхідна енергія.

Щоб з ранку задзвонив годинник, повинна бути енергія, при споживанні якої дзвонив би дзвінок. У механічному годиннику така енергія є в заведеній пружині. Пружина, потроху  випрямляючись, втрачає енергію. Дзвінок цю енергію споживає і, дзвонячи, здійснює роботу.

Інший приклад — механізм для забивання свай, за допомогою якого в основу новобудови заганяють довгі залізобетонні сваї. Електромотор забійника свай піднімає на тросі вгору тяжкий молот. Молот, так само як і всі інші тіла, які піднімаються над поверхнею землі, накопичує енергію. Після цього молот опускається і вільно падає донизу. Під час удару енергія витрачається, молот виконує работу, і свая з кожним ударом занурюється все глибше у землю. Чим більше енергія у піднятого молота, тим глибше в землю він може увігнати сваю.

          Скільки виконується роботи, стільки витрачається енергії.

        Кінь взимку тягне сани. Сани ковзають легко і щоб їх тягнути, - особливо велика сила не потрібна. Все одно ж, при русі саней на деякій ділянці шляху, виконується робота. 

        Якщо тягнути ці ж сани влітку, кінь повинен буде додати значно більше зусиль, щоб просунути їх уперед. І, пройшовши таку ж ділянку шляху, ним буде здійснена набагато більша робота.

          Чим більше сила, яка переміщує тіло, тим більша зроблена робота.

       Величина роботи залежить не тільки від сили, прикладеної до тіла, але і від  пройденого шляху. Кінь може тягнути сани на короткій ділянці шляху, а може тягнути і на велику відстань. У другому випадку виконана робота буде більшою.

          Чим довше пройдений тілом шлях, тим більша виконана робота.

         Виконана робота залежить від величини сили, яка діє на тіло, і від довжини шляху, яке тіло пройшло під дією даної сили.

A=F⋅s

де A — робота, s — шлях

    Робота і енергія вимірюються в одних і тих самих одиницях — джоулях (Дж) (на честь вченого фізика Джеймса Прескотта Джоуля). 

 

Якщо сила в 

1

 ньютон переміщує тіло на 1

 метр, тоді відбувається робота величиною в 1

 джоуль.

За одиницю роботи беруть роботу, що виконується силою в  1 Н, на шляху рівному 1 м.

1 Дж = 1 Н ⋅ м

Використовуються також кілоджоулі (кДж) та міліджоулі (мДж).

1 кДж =1000 Дж 1 Дж =0,001 кДж

1 мДж =0,001 Дж 1 Дж =1000 мДж

 

Приставка кіло (к) означає 103 або 1000, 

а приставка мілі (м) означає 10−3 или 0,001.

Приклад:

Виразити у джоулях.

1) 11 кДж =11000 Дж

2) 12 мДж =0,012 Дж

 

Виразити у кілоджоулях.

67500 Дж =67,5 кДж

 

Виразити в міліджоулях.

5,8 Дж =5800 мДж 

Розгляньте та законспектуйте задачу!

Домашнє завдання

Виконайте тест за посиланням↓

https://forms.gle/zQ1NpUyBBCQL6aL39