Застосування законів збереження енергії в механічних явищах
9 клас
Пригадаємо!
Енергія (від. грецьк. «діяльність») — це фізична величина, яка є загальною мірою руху та взаємодії всіх видів матерії.
Енергію позначають символом E (або W).
Одиниця енергії в СІ — джоуль
Види енергії
Відповідно до різних форм руху матерії, розрізняють кілька типів енергії:
1. Механічна
2. Електромагнітна
3. Хімічна
4. Теплова
5. Ядерна
Механічна енергія
Механічна енергія — це фізична величина, яка є мірою руху та взаємодії тіл і характеризує здатність тіл виконувати механічну роботу.
Види механічної енергії
Кінетична енергія
Потенціальна енергія
Кінетична енергія
Кінетична енергія Ek—енергія, зумовлена рухом тіла
m — маса тіла
v — модуль швидкості
руху тіла
Потенціальна енергія
Потенціальна енергія Ep —енергія, зумовлена взаємодією тіл або частин тіла
m — маса тіла
h — висота відносно нульового рівня
k — жорсткість пружини (шнура)
x — видовження
Повна механічна енергія
Сума кінетичної і потенціальної енергій тіла (системи тіл) —
це повна механічна енергія тіла (системи тіл)
Перетворення механічної енергії
h=hmax
Ер=mghmax
V=0
Еk=0
hmax
V=0
h - зменшується
Ер=mgh
V – збільшується
Еk=
h =0
Ер=0
V=Vmax
max
V=Vmax
Закон збереження механічної енергії
У випадку, коли система тіл є замкненою, а тіла системи взаємодіють одне з одним тільки силами пружності та силами тяжіння, повна механічна енергія системи не змінюється.
де Ek0 + Ep0 — повна механічна енергія системи тіл на початку спостереження;
Ek + Ep — повна механічна енергія системи тіл наприкінці спостереження.
Закон збереження механічної енергії
Закон збереження енергії справедливий тільки для замкнених систем, тобто за умови відсутності дії зовнішніх сил
Алгоритм розв’язування задач на закон збереження
механічної енергії
Уважно прочитайте умову задачі. З’ясуйте, чи є система замкненою,чи можна знехтувати дією сил опору. Запишіть коротку умову задачі.
Виконайте пояснювальний рисунок, на якому зазначте нульовий рівень, початковий та кінцевий стан тіла (системи тіл).
Запишіть закон збереження і перетворення механічної енергії. Конкретизуйте цей запис, скориставшись даними, наведеними в умові задачі,та відповідними формулами для визначення енергії.
Розв’яжіть отримане рівняння відносно невідомої величини. Перевірте її одиницю та визначте числове значення.
Проаналізуйте результат, запишіть відповідь.
Розв’яжемо задачу
Краплина води вільно падає з висоти 450 м. Визначте її потенціальну та кінетичну енергію на висоті 200 м, якщо маса краплини 2 г, опором повітря знехтувати.
Розв’язок задачі
h1=450м
h2=200м
m=2г
Ek - ? Ер-?
СІ
= 0,002 кг
До
Після
450м
200м
V=0
V>0
За законом збереження механічної енергії:
На висоті 450 м швидкість краплини дорівнює 0, тому вона володіє тільки потенціальною енергією. На висоті 200 м краплина володіє і потенціальною і кінетичною енергією. Тому:
Ep0+ 0=Ek+Ep;
Відповідь: Ек=5Дж,Ер=4Дж
Ek=Ep0 - Ep;
Ep=mgh2; Ep=0,002кг*10м/ с2 *200м=4 Дж
Ek=E=0,002кг*10м/ с2 *450м-4Дж=5Дж;
Дякую за увагу!