STUDIUL DE NOU MATERIAL
În cazul general, energia caracterizează mișcarea și interacțiunea diferitelor tipuri de materie. Energia mecanică este o cantitate care caracterizează mișcarea relativă a corpurilor și interacțiunea lor, capacitatea lor de a-și desfășura activitatea.
Lucrul este despre mișcare, deci poate fi făcut doar dacă corpurile se mișcă. Dacă lucrarea se desfășoară în timp ce organismele interacționează, poziția lor reciprocă se schimbă. În plus, ca rezultat al muncii se poate schimba viteza corpurilor. Adică, corpul poate funcționa numai în cazul unei schimbări a stării sale mecanice: poziția reciprocă a corpurilor, vitezele acestora sau ambele schimbări.
Când mingea se prăbușește, se schimbă poziția sa față de Pământ. În cazul deformării arcului, se schimbă poziția reciprocă a particulelor, care interacționează și formează substanța arcului.
Ø Capacitatea corpului de a-și desfășura activitatea datorită unei schimbări de stare este caracterizată de o cantitate fizică numită energie.
Energia mecanică a unui corp este determinată de starea mecanică a corpului, adică de poziția reciprocă a corpurilor și de vitezele lor. Dacă corpul efectuează o muncă pozitivă datorită unei schimbări a stării sale mecanice, energia mecanică a corpului scade.
Deoarece măsura schimbării energiei este de lucru, energia este măsurată în aceleași unități ca și lucrarea. În consecință, unitatea de măsură a energiei în sistemul SI este joula. De exemplu, dacă sistemul realizează o lucrare pozitivă de 1 J, energia sistemului este redusă cu 1 J.
Astfel, munca, spre deosebire de energie, nu caracterizează starea corpului într-un anumit cadru de referință, ci procesul de tranziție a unui corp de la un stat la altul.
Calculăm activitatea de forță constantă care acționează asupra masa m în organism atunci când organismul se mișcă rectiliniu, și direcția forței coincide cu direcția vitezei.
Lăsați corpul să se miște. La punctul inițial de observare, corpul are o viteză de 0, iar în cel final -. Direcționăm axa x astfel încât toate vectorii să aibă aceeași direcție cu ea (vezi Fig.).
Proiecțiile tuturor vectorilor sunt egale cu modulele acestor vectori. Forța de muncă este A = Fs. unde F = m a. În cazul mișcării rectilinie, accelerate accelerat, deplasările corpului și viteza sunt legate de relația:
Înlocuind expresia pentru F și s în formula pentru hârtie. avem:
O cantitate egală cu jumătate din produsul din masa corpului pe pătrat al vitezei sale se numește energia cinetică a corpului:
Orice corp care se mișcă are energie cinetică proporțională cu masa și cu pătratul vitezei sale.
Ø Energia pe care un corp o posedă datorită mișcării sale se numește energie cinetică.
Este necesar să se acorde o atenție studenților că valoarea energiei cinetice depinde de alegerea sistemului de referință, deoarece energia cinetică a unui corp depinde de viteza sa, iar viteza de deplasare a corpului în diferite cadre de referință sunt diferite. Dacă cadrul de referință nu este indicat în mod clar, se referă de obicei la sistemul de referință asociat cu Pământul.
Luând în considerare definiția energiei cinetice, putem scrie:
Ø Lucrarea forței este egală cu schimbarea energiei cinetice a corpului.
Această afirmație se numește teorema energiei cinetice. Dacă în momentul inițial al timpului corpul este imobiliar, atunci
Acesta este sensul fizic al energiei cinetice:
Ø energia cinetică a unui corp de masă m. se deplasează cu viteza v. este egal cu munca făcută de forță pentru a transmite corpului că este în repaus, această viteză.
Energia cinetică crește dacă forța de muncă este pozitivă și scade din cauza muncii negative.
Corpul ridicat deasupra pământului face lucrarea când se mișcă în jos. Acest lucru schimbă poziția reciprocă a corpului și a Pământului, care acționează reciproc.
Ø Cantitatea fizică care caracterizează capacitatea unui sistem de corpuri (părți ale corpului care interacționează) de a-și desfășura activitatea datorită schimbării poziției lor reciproce se numește energie potențială.
Să aflăm care este energia potențială a încărcăturii ridicate. În timpul caderii sarcinii, forța gravitațională produce lucrarea A = mgh. Deci, dacă valoarea zero a energiei potențiale pentru a compara pozițiile de marfă pe suprafața Pământului, atunci energia potențială a încărcăturii ridicate Wp = mgh.
Atunci când lucrarea este efectuată de un arc deformat, poziția reciprocă a particulelor, din care constă arcul și care acționează unele asupra altora, se schimbă.
Atunci când deformarea arcului scade de la valoarea inițială la zero, forța elastică efectuează lucrarea
Ø energia potențială a arcului deformat:
Această formulă înseamnă că lucrarea forței elastice este egală cu schimbarea energiei potențiale a arcului, luată cu semnul opus.
Schimbarea energiei potențiale este măsurată prin munca pe care sistemul corpurilor o poate realiza datorită schimbării poziției reciproce a acestor corpuri. Dacă toate corpurile sistemului s-au întors în poziția inițială, energia potențială a sistemului nu sa schimbat. Prin urmare,
Ø Energia potențială poate fi determinată numai pentru forțele a căror activitate în timpul mișcării unei traiectorii închise este zero.
Și această condiție, după cum deja știm, este satisfăcută numai de două forțe considerate în mecanică - forța gravitației și forța elasticității. Prin urmare, pentru aceste forțe, se poate folosi conceptul de energie potențială. Dar forța forței de frecare în timpul mișcării unei traiectorii închise este întotdeauna diferită de zero, prin urmare este imposibil să se calculeze energia potențială pentru forța de frecare.
Lucrarea de gravitate nu depinde de forma traiectoriei mișcării corpului și se determină numai prin poziția sa inițială și finală deasupra suprafeței Pământului.
Ø Forțele a căror activitate nu depinde de forma traiectoriei sunt numite conservatoare.
Întrebarea adresată studenților în timpul prezentării noului material
1. Când corpul este capabil să facă munca?
2. Este starea mecanică a corpului schimbată din cauza muncii?
3. Valoarea energiei cinetice depinde de alegerea cadrului de referință?
4. Se schimbă energia cinetică a corpului pe măsură ce se schimbă direcția vectorului vitezei sale?
5. Corpul cade de la o anumită înălțime. Cum își schimbă potențialul de energie?
6. Cum se schimbă energia potențială a arcului:
a) când este întins?
b) când este comprimat?
c) când se întoarce în starea nedefinită?
CONSTRUCȚIA MATERIALULUI DE STUDIU
1). Ne pregătim să rezolvăm problemele
1. Ce fel de muncă ar trebui făcută pentru a opri trenul care cântărește 1000 de tone, care se deplasează cu o viteză de 108 km / h?
2. La ce înălțime trebuie să ridicați o greutate de 5 kg, astfel încât energia sa potențială să crească cu 40 de jouli? Cât de mult ar trebui să se coboare sarcina astfel încât energia ei potențială să scadă cu 100 J?
3. Arcul, întins până la 2 cm când este eliberat, redus cu 1 cm. Se calculează forța elastică a lucrării, dacă constanta elastică de 40 N / m.
4. Lungimea arcului sa triplat. De câte ori a crescut potențialul energiei primăverii?
1. Cum se schimbă energia cinetică a unui corp dacă forța aplicată corpului efectuează o activitate pozitivă?
2. Corpul a fost aruncat vertical în sus. Ce fel de muncă - pozitivă sau negativă - lucrează gravitațional atunci când ridică corpul? în timpul coborârii? Cum se schimbă energia cinetică a corpului în timpul ascensiunii și în timpul coborârii?
3. Dați exemple de utilizare a energiei potențiale a corpurilor ridicate deasupra suprafeței Pământului.
4. Pentru a calcula energia cinetică, există o singură formulă. De ce nu există o singură formulă pentru calcularea energiei potențiale?
5. Descrieți transformările energiei care apar în timpul tirului sportiv.
Ce am învățat în lecție:
Capacitatea corpului de a-și desfășura activitatea datorită unei schimbări de stare este caracterizată de o cantitate fizică numită energie.
• Energia pe care un corp o posedă datorită mișcării sale se numește energie cinetică
• Teorema energiei cinetice: lucrarea forței este egală cu schimbarea energiei cinetice a corpului.
• Cantitatea fizică care caracterizează capacitatea unui sistem de corpuri interacționate (părți ale corpului) de a-și desfășura activitatea datorită schimbării poziției lor reciproce se numește energie potențială.
• Energia potențială a încărcăturii ridicate:
• Energia potențială poate fi determinată numai pentru forțele a căror durată de lucru este de jumătate din timpul de deplasare de-a lungul unei traiectorii închise este zero.
• Energia potențială a arcului deformat:
g 1) - 12,3; 12.15; 12.16; 12.17;
p2) - 12,31; 12.32; 12,33; 12.40;
Trimiteți-le prietenilor: