Zákon zachovania energie hovorí, že energia telesa nikdy nezmizne ani sa už neobjaví, môže sa iba premeniť z jedného typu na druhý. Tento zákon je univerzálny. Má svoju vlastnú formuláciu v rôznych odvetviach fyziky. Klasická mechanika uvažuje o zákone zachovania mechanickej energie.

Celková mechanická energia uzavretého systému fyzických telies, medzi ktorými pôsobia konzervatívne sily, je konštantná hodnota. Takto je formulovaný Newtonov zákon zachovania energie.

Za uzavretý, čiže izolovaný, fyzikálny systém sa považuje taký, ktorý nie je ovplyvnený vonkajšími silami. Nedochádza k výmene energie s okolitým priestorom a vlastná energia, ktorú má, zostáva nezmenená, to znamená, že je zachovaná. V takomto systéme pôsobia iba vnútorné sily a telesá sa navzájom ovplyvňujú. Môže v ňom dôjsť len k premene potenciálnej energie na kinetickú a naopak.

Najjednoduchším príkladom uzavretého systému je ostreľovacia puška a guľka.

Druhy mechanických síl

Sily, ktoré pôsobia vo vnútri mechanického systému, sa zvyčajne delia na konzervatívne a nekonzervatívne.

konzervatívny uvažujú sa sily, ktorých práca nezávisí od dráhy telesa, na ktoré pôsobia, ale je určená len počiatočnou a konečnou polohou tohto telesa. Konzervatívne sily sú tiež tzv potenciál. Práca vykonaná takýmito silami pozdĺž uzavretej slučky je nulová. Príklady konzervatívnych síl - gravitácia, elastická sila.

Všetky ostatné sily sú povolané nekonzervatívne. Tie obsahujú trecia sila a odporová sila. Sú tiež tzv disipatívne sily. Tieto sily pri akýchkoľvek pohyboch v uzavretom mechanickom systéme vykonávajú negatívnu prácu a pod ich pôsobením sa celková mechanická energia systému znižuje (rozptyľuje). Premieňa sa na iné, nemechanické formy energie, napríklad teplo. Preto zákon zachovania energie v uzavretom mechanickom systéme môže byť splnený iba vtedy, ak v ňom nie sú žiadne nekonzervatívne sily.

Celková energia mechanického systému pozostáva z kinetickej a potenciálnej energie a je ich súčtom. Tieto druhy energií sa môžu navzájom premieňať.

Potenciálna energia

Potenciálna energia sa nazýva energia vzájomného pôsobenia fyzických tiel alebo ich častí navzájom. Je určená ich relatívnou polohou, teda vzdialenosťou medzi nimi, a rovná sa práci, ktorú je potrebné vykonať na presun telesa z referenčného bodu do iného bodu v poli pôsobenia konzervatívnych síl.

Akékoľvek nehybné fyzické telo zdvihnuté do určitej výšky má potenciálnu energiu, pretože naň pôsobí gravitácia, ktorá je konzervatívnou silou. Takúto energiu má voda na okraji vodopádu a sane na vrchole hory.

Odkiaľ sa vzala táto energia? Kým sa fyzické telo zdvihlo do výšky, pracovalo sa a vynakladala sa energia. Práve táto energia je uložená vo zdvihnutom tele. A teraz je táto energia pripravená pracovať.

Množstvo potenciálnej energie telesa je určené výškou, v ktorej sa teleso nachádza vzhľadom na nejakú počiatočnú úroveň. Ako referenčný bod môžeme vziať ľubovoľný bod, ktorý si vyberieme.

Ak vezmeme do úvahy polohu telesa vzhľadom na Zem, potom je potenciálna energia telesa na povrchu Zeme nulová. A navrch h vypočíta sa podľa vzorca:

Ep = m ɡ h ,

Kde m - telesná hmotnosť

ɡ - gravitačné zrýchlenie

h - výška ťažiska telesa vzhľadom na Zem

ɡ = 9,8 m/s 2

Keď telo spadne z výšky h 1 až do výšky h 2 gravitácia funguje. Táto práca sa rovná zmene potenciálnej energie a má zápornú hodnotu, pretože množstvo potenciálnej energie klesá pri páde tela.

A = - ( E p2 – E p1) = - ∆ E p ,

Kde E p1 – potenciálna energia telesa vo výške h 1 ,

E p2 - potenciálna energia telesa vo výške h 2 .

Ak je telo zdvihnuté do určitej výšky, potom sa pracuje proti silám gravitácie. V tomto prípade má kladnú hodnotu. A množstvo potenciálnej energie tela sa zvyšuje.

Elasticky deformované teleso (stlačená alebo natiahnutá pružina) má tiež potenciálnu energiu. Jeho hodnota závisí od tuhosti pružiny a dĺžky, na ktorú bola stlačená alebo natiahnutá, a je určená vzorcom:

Ep = k·(∆x)2/2 ,

Kde k - koeficient tuhosti,

∆x – predĺženie alebo stlačenie tela.

Potenciálna energia pružiny môže konať.

Kinetická energia

V preklade z gréčtiny „kinema“ znamená „pohyb“. Energia, ktorú fyzické telo prijíma v dôsledku svojho pohybu, sa nazýva kinetická. Jeho hodnota závisí od rýchlosti pohybu.

Futbalová lopta kotúľajúca sa po poli, sane kotúľajúce sa z hory a pokračujú v pohybe, šíp vystrelený z luku – všetky majú kinetickú energiu.

Ak je teleso v pokoji, jeho kinetická energia je nulová. Akonáhle na teleso pôsobí sila alebo viacero síl, začne sa pohybovať. A keďže sa teleso pohybuje, sila, ktorá naň pôsobí, funguje. Dielo sily, pod vplyvom ktorého sa teleso z pokojového stavu dáva do pohybu a mení svoju rýchlosť z nuly na ν , volal Kinetická energia telesnej hmotnosti m .

Ak už bolo telo v počiatočnom okamihu v pohybe a záležalo na jeho rýchlosti ν 1 a v poslednej chvíli sa to rovnalo ν 2 , potom sa práca vykonaná silou alebo silami pôsobiacimi na teleso bude rovnať nárastu kinetickej energie telesa.

∆ E k = E k 2 - Ek 1

Ak sa smer sily zhoduje so smerom pohybu, vykoná sa pozitívna práca a kinetická energia tela sa zvýši. A ak je sila nasmerovaná v smere opačnom k ​​smeru pohybu, potom sa vykoná negatívna práca a telo vydá kinetickú energiu.

Zákon zachovania mechanickej energie

Ek 1 + E p1= E k 2 + E p2

Akékoľvek fyzické telo umiestnené v určitej výške má potenciálnu energiu. Ale keď spadne, začne túto energiu strácať. kam ide? Ukazuje sa, že nikde nezmizne, ale zmení sa na kinetickú energiu toho istého telesa.

Predpokladajme , náklad je pevne upevnený v určitej výške. Jeho potenciálna energia sa v tomto bode rovná jeho maximálnej hodnote. Ak ho pustíme, začne pri určitej rýchlosti padať. Následne začne získavať kinetickú energiu. Zároveň však začne klesať jeho potenciálna energia. V bode nárazu dosiahne kinetická energia tela maximum a potenciálna energia klesne na nulu.

Potenciálna energia lopty hodenej z výšky klesá, ale jej kinetická energia sa zvyšuje. Sánky v pokoji na vrchole hory majú potenciálnu energiu. Ich kinetická energia je v tomto momente nulová. Keď sa však začnú kotúľať, kinetická energia sa zvýši a potenciálna energia sa zníži o rovnakú hodnotu. A súčet ich hodnôt zostane nezmenený. Potenciálna energia jablka visiaceho na strome sa pri páde premení na jeho kinetickú energiu.

Tieto príklady jasne potvrdzujú zákon zachovania energie, ktorý to hovorí celková energia mechanického systému je konštantná hodnota . Celková energia systému sa nemení, ale potenciálna energia sa transformuje na kinetickú energiu a naopak.

O koľko sa zníži potenciálna energia, o rovnakú hodnotu sa zvýši kinetická energia. Ich výška sa nezmení.

Pre uzavretý systém fyzických tiel platí nasledujúca rovnosť:
E k1 + E p1 = E k2 + E p2,
Kde E k1, E p1 - kinetické a potenciálne energie systému pred akoukoľvek interakciou, E k2, E p2 - zodpovedajúce energie po ňom.

Proces premeny kinetickej energie na potenciálnu energiu a naopak je možné vidieť pozorovaním kývajúceho sa kyvadla.

Kliknite na obrázok

V krajnej pravej polohe sa zdá, že kyvadlo zamrzne. V tomto momente je jeho výška nad referenčným bodom maximálna. Preto je potenciálna energia tiež maximálna. A kinetická hodnota je nula, keďže sa nepohybuje. Ale v nasledujúcom okamihu sa kyvadlo začne pohybovať smerom nadol. Jeho rýchlosť sa zvyšuje, a preto sa zvyšuje jeho kinetická energia. Ale s klesajúcou výškou klesá aj potenciálna energia. V najnižšom bode sa bude rovnať nule a kinetická energia dosiahne svoju maximálnu hodnotu. Kyvadlo preletí za tento bod a začne stúpať doľava. Jeho potenciálna energia sa začne zvyšovať a jeho kinetická energia sa zníži. Atď.

Na demonštráciu energetických premien prišiel Isaac Newton s mechanickým systémom tzv Newtonova kolíska alebo Newtonove gule .

Kliknite na obrázok

Ak sa odkloníte do strany a potom pustíte prvú guľu, jej energia a hybnosť sa prenesie na poslednú cez tri medzigule, ktoré zostanú nehybné. A posledná gulička sa odkloní rovnakou rýchlosťou a vystúpi do rovnakej výšky ako prvá. Potom posledná guľa prenesie svoju energiu a hybnosť cez medzigule na prvú atď.

Lopta posunutá na stranu má maximálnu potenciálnu energiu. Jeho kinetická energia je v tomto momente nulová. Keď sa začne pohybovať, stráca potenciálnu energiu a získava kinetickú energiu, ktorá v okamihu zrážky s druhou guľôčkou dosiahne maximum a potenciálna energia sa rovná nule. Ďalej sa kinetická energia prenáša na druhú, potom na tretiu, štvrtú a piatu guľu. Ten po prijatí kinetickej energie sa začne pohybovať a stúpa do rovnakej výšky, v ktorej bola prvá guľa na začiatku svojho pohybu. Jeho kinetická energia je v tomto okamihu nulová a jeho potenciálna energia sa rovná jeho maximálnej hodnote. Potom začne klesať a rovnakým spôsobom v opačnom poradí odovzdá energiu guľôčkam.

Toto pokračuje pomerne dlho a mohlo by pokračovať donekonečna, ak by neexistovali nekonzervatívne sily. Ale v skutočnosti v systéme pôsobia disipatívne sily, pod vplyvom ktorých guľôčky strácajú svoju energiu. Ich rýchlosť a amplitúda sa postupne znižujú. A nakoniec prestanú. To potvrdzuje, že zákon zachovania energie je splnený iba pri absencii nekonzervatívnych síl.

Princíp zachovania energie je absolútne presný, neboli zaznamenané žiadne prípady jeho porušenia. Je to základný prírodný zákon, z ktorého ostatní vychádzajú. Preto je dôležité jej správne porozumieť a vedieť ju aplikovať v praxi.

Základný princíp

Neexistuje žiadna všeobecná definícia pojmu energia. Existujú rôzne jej typy: kinetická, tepelná, potenciálna, chemická. To však nevysvetľuje podstatu. Energia je určitá kvantitatívna charakteristika, ktorá bez ohľadu na to, čo sa stane, zostáva konštantná pre celý systém. Môžete sledovať, ako sa posúvajúci puk zastavil a vyhlásiť: energia sa zmenila! V skutočnosti nie: mechanická energia sa zmenila na tepelnú energiu, ktorej časť sa rozptýlila vo vzduchu a časť išla na topenie snehu.

Ryža. 1. Premena práce vynaloženej na prekonávanie trenia na tepelnú energiu.

Matematička Emmy Noetherová dokázala, že stálosť energie je prejavom rovnomernosti času. Táto veličina je invariantná vzhľadom na transport pozdĺž časovej súradnice, keďže zákony prírody sa v čase nemenia.

Budeme uvažovať o celkovej mechanickej energii (E) a jej druhoch – kinetickej (T) a potenciálnej (V). Ak ich spočítame, dostaneme výraz pre celkovú mechanickú energiu:

$E = T + V_((q))$

Zapísaním potenciálnej energie ako $V_((q))$ naznačujeme, že závisí výlučne od konfigurácie systému. Pod q rozumieme zovšeobecnené súradnice. Môžu to byť x, y, z v pravouhlom karteziánskom súradnicovom systéme alebo môžu byť akékoľvek iné. Najčastejšie sa zaoberajú karteziánskym systémom.

Ryža. 2. Potenciálna energia v gravitačnom poli.

Matematická formulácia zákona o zachovaní energie v mechanike vyzerá takto:

$\frac (d)(dt)(T+V_((q))) = 0$ – časová derivácia celkovej mechanickej energie je nulová.

Vo svojej bežnej integrálnej forme je vzorec pre zákon zachovania energie napísaný takto:

V mechanike sú zákonom stanovené obmedzenia: sily pôsobiace na systém musia byť konzervatívne (ich práca závisí len od konfigurácie systému). V prítomnosti nekonzervatívnych síl, napríklad trenia, sa mechanická energia premieňa na iné druhy energie (tepelnú, elektrickú).

Termodynamika

Pokusy o vytvorenie perpetum mobile boli charakteristické najmä pre 18. a 19. storočie – éru, keď boli vyrobené prvé parné stroje. Zlyhania však viedli k pozitívnemu výsledku: bol sformulovaný prvý termodynamický zákon:

$Q = \Delta U + A$ – spotrebované teplo sa vynakladá na prácu a zmenu vnútornej energie. Toto nie je nič iné ako zákon zachovania energie, ale pre tepelné motory.

Ryža. 3. Schéma parného stroja.

Úlohy

Bremeno s hmotnosťou 1 kg, zavesené na závite L = 2 m, sa vychýlilo tak, že výška zdvihu sa rovnala 0,45 m, a uvoľnilo sa bez počiatočnej rýchlosti. Aké bude napätie vlákna v najnižšom bode?

Riešenie:

Napíšme druhý Newtonov zákon v projekcii na os y v momente, keď teleso prejde spodným bodom:

$ma = T – mg$, ale keďže $a = \frac (v^2)(L)$, dá sa prepísať do novej podoby:

$m \cdot \frac (v^2)(L) = T – mg$

Teraz si napíšme zákon zachovania energie, berúc do úvahy, že v počiatočnej polohe je kinetická energia nulová a v spodnom bode je potenciálna energia nulová:

$m \cdot g \cdot h = \frac (m \cdot v^2)(2)$

Potom je napínacia sila nite:

$T = \frac (m \cdot 2 \cdot g \cdot h)(L) + mg = 10 \cdot (0,45 + 1) = 14,5 \: H$

Čo sme sa naučili?

Počas hodiny sme sa pozreli na základnú vlastnosť prírody (rovnomernosť času), z ktorej vyplýva zákon zachovania energie a pozreli sme sa na príklady tohto zákona v rôznych odvetviach fyziky. Na zaistenie materiálu sme problém vyriešili kyvadlom.

Test na danú tému

Vyhodnotenie správy

Priemerné hodnotenie: 4.4. Celkový počet získaných hodnotení: 252.

Zákon zachovania energie je jedným z najdôležitejších zákonov, podľa ktorého sa v izolovanom systéme zachováva fyzikálna veličina - energia. Všetky známe procesy v prírode bez výnimky dodržiavajú tento zákon. V izolovanom systéme môže byť energia premenená iba z jednej formy na druhú, ale jej množstvo zostáva konštantné.

Aby sme pochopili, čo je zákon a odkiaľ pochádza, zoberme si teleso s hmotnosťou m, ktoré hodíme na Zem. V bode 1 je naše telo vo výške h a je v pokoji (rýchlosť je 0). V bode 2 má teleso určitú rýchlosť v a je vo vzdialenosti h-h1. V bode 3 má teleso maximálnu rýchlosť a takmer leží na našej Zemi, teda h = 0

Zákon zachovania energie

V bode 1 má teleso iba potenciálnu energiu, keďže rýchlosť telesa je 0, takže celková mechanická energia je rovnaká.

Keď sme telo vypustili, začalo padať. Pri páde sa potenciálna energia telesa zmenšuje so zmenšujúcou sa výškou telesa nad Zemou a jeho kinetická energia sa zvyšuje so zvyšujúcou sa rýchlosťou telesa. V sekcii 1-2 sa rovná h1, potenciálna energia sa bude rovnať

A kinetická energia bude v tej chvíli rovnaká

Telesná rýchlosť v bode 2):

Čím je teleso bližšie k Zemi, tým je jeho potenciálna energia menšia, no zároveň sa zvyšuje rýchlosť telesa a tým aj kinetická energia. To znamená, že v bode 2 funguje zákon zachovania energie: potenciálna energia klesá, kinetická energia stúpa.

V bode 3 (na povrchu Zeme) je potenciálna energia nulová (pretože h = 0) a kinetická energia je maximálna

(kde v3 je rýchlosť telesa v momente pádu na Zem). Pretože

Potom sa kinetická energia v bode 3 bude rovnať Wk=mgh. V dôsledku toho je v bode 3 celková energia telesa W3=mgh a rovná sa potenciálnej energii vo výške h. Konečný vzorec pre zákon zachovania mechanickej energie bude:

Vzorec vyjadruje zákon zachovania energie v uzavretej sústave, v ktorej pôsobia iba konzervatívne sily: celková mechanická energia uzavretej sústavy telies, ktoré na seba vzájomne pôsobia iba konzervatívnymi silami, sa pri žiadnom pohybe týchto telies nemení. Dochádza len k vzájomným premenám potenciálnej energie telies na ich kinetickú energiu a naopak.

Vo vzorci sme použili:

W - Celková telesná energia

Potenciálna energia tela

Kinetická energia tela

m - Telesná hmotnosť

g - Gravitačné zrýchlenie

h - Výška, v ktorej sa teleso nachádza

\upsilon - Rýchlosť tela

Správa od administrátora:

Chlapci! Kto sa už dlho chcel učiť angličtinu?
Prejdite na a získajte dve bezplatné lekcie v anglickej jazykovej škole SkyEng!
Študujem tam sám - je to veľmi cool. Existuje pokrok.

V aplikácii sa môžete učiť slovíčka, trénovať počúvanie a výslovnosť.

Pokúsiť sa. Dve lekcie zadarmo pomocou môjho odkazu!
Kliknite

Jeden z najdôležitejších zákonov, podľa ktorého sa v izolovanom systéme zachováva fyzikálna veličina - energia. Všetky známe procesy v prírode bez výnimky dodržiavajú tento zákon. V izolovanom systéme môže byť energia premenená iba z jednej formy na druhú, ale jej množstvo zostáva konštantné.

Aby sme pochopili, čo je zákon a odkiaľ pochádza, zoberme si teleso s hmotnosťou m, ktoré hodíme na Zem. V bode 1 je naše telo vo výške h a je v pokoji (rýchlosť je 0). V bode 2 má teleso určitú rýchlosť v a je vo vzdialenosti h-h1. V bode 3 má teleso maximálnu rýchlosť a takmer leží na našej Zemi, teda h = 0

V bode 1 má teleso iba potenciálnu energiu, keďže rýchlosť telesa je 0, takže celková mechanická energia je rovnaká.

Keď sme telo vypustili, začalo padať. Pri páde sa potenciálna energia telesa zmenšuje so zmenšujúcou sa výškou telesa nad Zemou a jeho kinetická energia sa zvyšuje so zvyšujúcou sa rýchlosťou telesa. V sekcii 1-2 sa rovná h1, potenciálna energia sa bude rovnať

A kinetická energia bude v tom okamihu rovnaká ( - rýchlosť telesa v bode 2):

Čím je teleso bližšie k Zemi, tým je jeho potenciálna energia menšia, no zároveň sa zvyšuje rýchlosť telesa a tým aj kinetická energia. To znamená, že v bode 2 funguje zákon zachovania energie: potenciálna energia klesá, kinetická energia stúpa.

V bode 3 (na povrchu Zeme) je potenciálna energia nulová (keďže h = 0) a kinetická energia maximálna (kde v3 je rýchlosť telesa v momente pádu na Zem). Keďže , kinetická energia v bode 3 sa bude rovnať Wk=mgh. V dôsledku toho je v bode 3 celková energia telesa W3=mgh a rovná sa potenciálnej energii vo výške h. Konečný vzorec pre zákon zachovania mechanickej energie bude:

Vzorec vyjadruje zákon zachovania energie v uzavretej sústave, v ktorej pôsobia iba konzervatívne sily: celková mechanická energia uzavretej sústavy telies, ktoré na seba vzájomne pôsobia iba konzervatívnymi silami, sa pri žiadnom pohybe týchto telies nemení. Dochádza len k vzájomným premenám potenciálnej energie telies na ich kinetickú energiu a naopak.

Vo Formule sme použili.

Táto video lekcia je určená na samooboznámenie sa s témou „Zákon zachovania mechanickej energie“. Najprv definujme celkovú energiu a uzavretý systém. Potom sformulujeme Zákon zachovania mechanickej energie a zvážime, v ktorých oblastiach fyziky sa dá uplatniť. Budeme tiež definovať prácu a naučíme sa, ako ju definovať, pohľadom na vzorce, ktoré sú s ňou spojené.

Téma: Mechanické vibrácie a vlny. Zvuk

Lekcia 32. Zákon zachovania mechanickej energie

Erjutkin Jevgenij Sergejevič

Téma lekcie je jedným zo základných prírodných zákonov -.

Predtým sme hovorili o potenciálnej a kinetickej energii a tiež o tom, že teleso môže mať spolu potenciálnu aj kinetickú energiu. Predtým, ako hovoríme o zákone zachovania mechanickej energie, pripomeňme si, čo je celková energia. Plný energie je súčet potenciálnej a kinetickej energie telesa. Spomeňme si na to, čomu sa hovorí uzavretý systém. Ide o systém, v ktorom existuje presne definovaný počet telies, ktoré spolu interagujú, ale žiadne iné zvonka na tento systém nepôsobia.

Keď sme sa rozhodli pre koncepciu celkovej energie a uzavretého systému, môžeme hovoriť o zákone zachovania mechanickej energie. takže, celková mechanická energia v uzavretom systéme telies, ktoré na seba vzájomne pôsobia prostredníctvom gravitačných alebo elastických síl, zostáva nezmenená pri akomkoľvek pohybe týchto telies.

Je vhodné uvažovať o zachovaní energie na príklade voľného pádu telesa z určitej výšky. Ak je teleso v pokoji v určitej výške vzhľadom na Zem, potom má toto teleso potenciálnu energiu. Akonáhle sa telo začne pohybovať, výška tela sa zníži a potenciálna energia sa zníži. Súčasne sa rýchlosť začína zvyšovať a objavuje sa kinetická energia. Keď sa teleso priblíži k Zemi, výška telesa je 0, potenciálna energia je tiež 0 a maximum bude kinetická energia telesa. Tu je viditeľná premena potenciálnej energie na kinetickú. To isté možno povedať o spätnom pohybe tela zdola nahor, keď je telo hodené zvisle nahor.

Samozrejme, treba poznamenať, že tento príklad sme zvažovali s ohľadom na absenciu trecích síl, ktoré v skutočnosti pôsobia v akomkoľvek systéme. Prejdime k vzorcom a pozrime sa, ako sa píše zákon zachovania mechanickej energie: .

Predstavte si, že teleso v určitej vzťažnej sústave má kinetickú energiu a potenciálnu energiu. Ak je systém uzavretý, potom pri akejkoľvek zmene došlo k redistribúcii, premene jedného typu energie na iný, ale celková energia zostáva rovnaká. Predstavte si situáciu, že sa auto pohybuje po vodorovnej ceste. Vodič vypne motor a pokračuje v jazde s vypnutým motorom. Čo sa stane v tomto prípade? V tomto prípade má auto kinetickú energiu. Ale dobre viete, že časom sa auto zastaví. Kam sa v tomto prípade stratila energia? Koniec koncov, potenciálna energia tela sa v tomto prípade tiež nezmenila, bola to nejaká konštantná hodnota vo vzťahu k Zemi. Ako došlo k zmene energie? V tomto prípade bola energia použitá na prekonanie trecích síl. Ak sa v systéme vyskytne trenie, ovplyvňuje to aj energiu tohto systému. Pozrime sa, ako sa v tomto prípade zaznamená zmena energie.

Energia sa mení a táto zmena energie je určená prácou proti trecej sile. Prácu môžeme určiť pomocou vzorca, ktorý je známy zo 7. ročníka: A = F.* S.

Takže, keď hovoríme o energii a práci, musíme pochopiť, že zakaždým musíme vziať do úvahy skutočnosť, že časť energie sa vynakladá na prekonanie trecích síl. Pracuje sa na prekonaní trecích síl.

Na záver lekcie by som rád povedal, že práca a energia sú v podstate súvisiace veličiny prostredníctvom pôsobiacich síl.

Doplnková úloha 1 „Pri páde tela z určitej výšky“

Problém 1

Teleso je vo výške 5 m od povrchu zeme a začína voľne padať. Určte rýchlosť telesa v momente dotyku so zemou.

Dané: Riešenie:

H = 5 m1. EP = m*g*.H

V0 = 0; m*g*H=

_______ V2 = 2 gH

VK - ? odpoveď:

Zoberme si zákon zachovania energie.

Ryža. 1. Pohyb tela (úloha 1)

V hornom bode má telo iba potenciálnu energiu: EP = m*g*H. Keď sa teleso priblíži k zemi, výška telesa nad zemou sa bude rovnať 0, čo znamená, že potenciálna energia telesa zmizla, zmenila sa na kinetickú energiu.

Podľa zákona zachovania energie môžeme písať: m*g*H=. Telesná hmotnosť je znížená. Transformáciou vyššie uvedenej rovnice dostaneme: V2 = 2 gH.

Konečná odpoveď bude: . Ak dosadíme celú hodnotu, dostaneme: .

Ďalšia úloha 2

Teleso voľne padá z výšky H. Určte, v akej výške sa kinetická energia rovná tretine potenciálu.

Dané: Riešenie:

NEP = m. g. H; ;

M.g.h = m.g.h + m.g.h

h - ? Odpoveď: h = H.

Ryža. 2. K úlohe 2

Keď je teleso vo výške H, má potenciálnu energiu a iba potenciálnu energiu. Táto energia je určená vzorcom: EP = m*g*H. Toto bude celková energia tela.

Keď sa teleso začne pohybovať smerom nadol, potenciálna energia sa zníži, ale zároveň sa zvýši kinetická energia. Vo výške, ktorú je potrebné určiť, bude mať teleso už určitú rýchlosť V. Pre bod zodpovedajúci výške h má kinetická energia tvar: . Potenciálna energia v tejto výške bude označená takto: .

Podľa zákona zachovania energie je naša celková energia zachovaná. Táto energia EP = m*g*H zostáva konštantnou hodnotou. Pre bod h môžeme napísať nasledujúci vzťah: (podľa Z.S.E.).

Pamätajúc, že ​​kinetická energia podľa podmienok úlohy je , môžeme napísať nasledovné: m.g.Н = m.g.h + m.g.h.

Upozorňujeme, že hmotnosť sa zníži, gravitačné zrýchlenie sa zníži, po jednoduchých transformáciách zistíme, že výška, v ktorej tento vzťah platí, je h = H.

Odpoveď: h = 0,75 H

Dodatočná úloha 3

Dve telesá - blok s hmotnosťou m1 a plastelínová guľa s hmotnosťou m2 - sa k sebe pohybujú rovnakou rýchlosťou. Po zrážke sa plastelínová guľa prilepí na blok, obe telesá pokračujú v spoločnom pohybe. Určte, koľko energie sa premení na vnútornú energiu týchto telies, berúc do úvahy skutočnosť, že hmotnosť kvádra je 3-násobkom hmotnosti plastelínovej gule.

Dané: Riešenie:

m1 = 3. m2 m1.V1- m2.V2= (m1+m2).U; 3.m2V- m2.V= 4 m2.U2.V=4.U; .

To znamená, že rýchlosť bloku a plastelínovej gule bude spolu 2-krát menšia ako rýchlosť pred zrážkou.

Ďalší krok je tento.

.

V tomto prípade je celková energia súčtom kinetických energií dvoch telies. Telá, ktoré sa ešte nedotkli, nezasiahnu. Čo sa stalo potom, po kolízii? Pozrite sa na nasledujúci záznam: .

Na ľavej strane necháme celkovú energiu a na pravej strane musíme písať Kinetická energia telies po interakcii a brať do úvahy, že časť mechanickej energie sa premenila na teplo Q.

Máme teda: . V dôsledku toho dostaneme odpoveď .

Pozor: v dôsledku tejto interakcie sa väčšina energie premení na teplo, t.j. premení na vnútornú energiu.

Zoznam doplnkovej literatúry:

Poznáte zákony ochrany prírody? // Kvantové. - 1987. - Číslo 5. - S. 32-33.
Gorodetsky E.E. Zákon zachovania energie // Kvantová. - 1988. - Číslo 5. - S. 45-47.
Soloveychik I.A. fyzika. Mechanika. Manuál pre uchádzačov a študentov stredných škôl. – Petrohrad: Agentúra IGREC, 1995. – S. 119-145.
Fyzika: Mechanika. 10. ročník: Učebnica. pre hĺbkové štúdium fyziky / M.M. Balashov, A.I. Gomonová, A.B. Dolitsky a ďalší; Ed. G.Ya. Myakisheva. – M.: Drop, 2002. – S. 309-347.