Praca Moc Energia Zadania Z Rozwiązaniami | Fizyka – Energia Praca Moc – Zadania Cz.1 최근 답변 124개

당신은 주제를 찾고 있습니까 “praca moc energia zadania z rozwiązaniami – Fizyka – Energia Praca Moc – zadania cz.1“? 다음 카테고리의 웹사이트 https://you.khunganhtreotuong.vn 에서 귀하의 모든 질문에 답변해 드립니다: https://you.khunganhtreotuong.vn/blog/. 바로 아래에서 답을 찾을 수 있습니다. 작성자 Fizyka dla każdego 이(가) 작성한 기사에는 조회수 148,819회 및 좋아요 2,727개 개의 좋아요가 있습니다.

praca moc energia zadania z rozwiązaniami 주제에 대한 동영상 보기

여기에서 이 주제에 대한 비디오를 시청하십시오. 주의 깊게 살펴보고 읽고 있는 내용에 대한 피드백을 제공하세요!

d여기에서 Fizyka – Energia Praca Moc – zadania cz.1 – praca moc energia zadania z rozwiązaniami 주제에 대한 세부정보를 참조하세요

Internetowy kurs fizyki – powtórka przed sprawdzianem z działu energia, praca, moc.
Zapraszam wszystkich odwiedzających ten kanał do polubienia mojej strony na Fb!

praca moc energia zadania z rozwiązaniami 주제에 대한 자세한 내용은 여기를 참조하세요.

Praca, moc, energia – zadania – Ściśle mówiąc

Przykładowe zadania z działu praca, moc, energia. Zadanie 1. Gołąb o masie 0,3 kg siedzi na gałęzi na wysokości 2 m nad Ziemią.

+ 여기에 보기

Source: scislemowiac.pl

Date Published: 2/8/2021

View: 3622

„Praca, moc, energia” Przypomnienie podstawowych danych

ROZWIĄZANIE PRZYKŁADOWYCH ZADAŃ Z FIZYKI. Dział – „Praca, moc, energia” … Zadanie 1. Oblicz pracę jaką wykonuje dźwig budowlany podnoszący belkę o.

+ 자세한 내용은 여기를 클릭하십시오

Source: www.sp1.elk.edu.pl

Date Published: 6/23/2021

View: 8190

Pracamechaniczna

Jeden (wat) W jest to moc takiego urządzenia, które w czasie jednej sekundy wykonuje prace jednego ( dżula) J. Zadania moc. Zad.1. Ile wynosi praca którą …

+ 여기에 자세히 보기

Source: www.zsp-wola-kielpinska.pl

Date Published: 1/26/2021

View: 1813

Praca, moc, energia – Fizyka Jamnika

Kliknij na odnośnik “więcej…” aby zobaczyć rozwiązanie zadania. 01. Tutaj znajduje się kilka najprostszych zadań, dotyczących zagadnienia pracy w fizyce.

+ 여기에 자세히 보기

Source: fizyka.org

Date Published: 8/11/2022

View: 3306

PRACA MOC ENERGIA ZADANIA POWTÓRZENIOWE Zad. 1 …

PRACA MOC ENERGIA ZADANIA POWTÓRZENIOWE. Zad. 1. Ciało o masie 2 kg ma energię kinetyczną 9 J. Oblicz prędkość tego ciała.

+ 여기에 자세히 보기

Source: test6716.futurehost.pl

Date Published: 9/1/2021

View: 1976

ZADANIA SPRAWDZAJĄCE (na ocenę) – PRACA , MOC …

Za rozwiązane zadania otrzymasz ocenę z fizyki za zadanie domowe z wagą 2. ZADANIA za 1pkt. 1. Podaj przykład zamiany energii potencjalnej ciała na energię …

+ 여기에 보기

Source: www.sp35.katowice.pl

Date Published: 5/2/2022

View: 2464

Praca, moc 1.Chłopiec, ćwicząc, podnosił ciężarki o masie 2 …

Wykres przedstawia zależność pracy urządzenia od czasu. Na podstawie wykresu oblicz moc urządzenia. Energia potencjalna i energia kinetyczna. 1. Jak zmieni się …

+ 여기에 더 보기

Source: strumyk21.edupage.org

Date Published: 6/19/2022

View: 8690

Moc i praca – Kursy maturalne – Matura100procent

Temat: Moc i praca. Zadania pochodzą z oficjalnych arkuszy maturalnych CKE, które służyły … Wykaż, wykorzystując pojęcia energii i pracy, …

+ 더 읽기

Source: matura100procent.pl

Date Published: 9/2/2022

View: 2275

주제와 관련된 이미지 praca moc energia zadania z rozwiązaniami

주제와 관련된 더 많은 사진을 참조하십시오 Fizyka – Energia Praca Moc – zadania cz.1. 댓글에서 더 많은 관련 이미지를 보거나 필요한 경우 더 많은 관련 기사를 볼 수 있습니다.

---

주제에 대한 기사 평가 praca moc energia zadania z rozwiązaniami

• Author: Fizyka dla każdego
• Views: 조회수 148,819회
• Likes: 좋아요 2,727개
• Date Published: 2015. 2. 21.
• Video Url link: https://www.youtube.com/watch?v=cQX4Om9wUYc

Jak obliczyc pracę moc energię?

Moc określa pracę wykonaną w ciągu jednostki czasu (1 sekundy). Możemy też bardziej ogólnie powiedzieć, że moc jest szybkością zmiany jednej formy energii na drugą. Wzór na moc: Moc P obliczmy dzieląc pracę przez czas, w którym ta praca została wykonana: P = W / t, gdzie P – to moc, W – praca, t – czas.

Jaki jest wzór na energię?

Podnosząc ciało o masie m na wysokość h wykonujemy pracę równą W = (mg) h = mgh. Zatem na wysokości h nad ustalonym poziomem ciało to ma energie potencjalną mgh. Rodzaj energii potencjalnej zależy od rodzaju siły, w polu której dokonywane są przesunięcia.

Co to jest praca i moc?

Praca jest wykonywana wówczas, gdy na ciało działa siła (F), która powoduje jego przemieszczenie (r) w kierunku innym niż prostopadły do działającej siły. Moc (P) jest skalarną wielkością fizyczną, która informuje o szybkości wykonywania danej pracy. Im szybciej zostanie wykonana dana praca, tym większa będzie moc.

Jakie są przemiany energii?

Podczas ruchu w dół i w górę następują przemiany energii: potencjalna zamienia się w kinetyczną, a kinetyczna w potencjalną. Wysokość osiągnięta po odbiciu jest mniejsza niż wysokość początkowa.

Jaka jest różnica między mocą a praca?

Moc informuje nas, jaka jest szybkość wykonywanej pracy lub inaczej – ile pracy wykonywano w jednostce czasu. Moc P jest równa ilorazowi pracy W i czasu t , w którym ta praca została wykonana: P = W t . Jeżeli praca była wykonywana ze zmienną szybkością, to otrzymamy wartość średniej mocy.

Jakie są rodzaje energii?

Wniosek: Rodzaje energii: jądrowa, cieplna, chemiczna, elektryczna, mechaniczna (kinetyczna, potencjalna).

Jak określamy energię i pracę?

Energia jest to wielkość skalarna, charakteryzująca stan, w jakim znajduje się jedno lub wiele ciał. Energia kinetyczna jest związana ze stanem ruchu ciała. Praca jest to energia przekazana ciału lub od niego odebrana w wyniku działania na ciało siłą.

Skąd się bierze energia?

W życiu codziennym najczęściej mamy do czynienia z energią elektryczną. Energia elektryczna powstaje w wyniku przepływu ładunków, który to zaobserwowano po raz pierwszy obserwując wyładowania atmosferyczne w czasie burzy. Człowiek okiełznał ją, dzięki czemu jego życie stało się znacznie prostsze.

Jaki symbol ma praca?

Co to jest energia klasa 7?

Energia – w fizyce, energia związana jest ściśle z pojęciem pracy. Ciało posiadające energię jest zdolne do wykonania pracy. Słońca (jego jądrze), będąca produktem przemian termojądrowych, przede wszystkim syntezy wodoru.

Od czego zależy praca?

Działasz siłą i przesuwasz coś. Im większą siłą działasz, tym większą pracę wykonasz. Im dalej przesuniesz, tym większa jest Twoja praca. Dlatego w fizyce pracę określa się jako iloczyn siły i przesunięcia.

Jak policzyć pracę?

Wymiar czasu pracy pracownika oblicza się: mnożąc 40 godzin przez liczbę tygodni przypadających w okresie rozliczeniowym, a następnie. dodając do otrzymanej liczby godzin iloczyn 8 godzin i liczby dni pozostałych do końca okresu rozliczeniowego, przypadających od poniedziałku do piątku.

Kiedy ciało oddaje energię?

Podczas resublimacji ciało oddaje ciepło, czyli jego energia wewnętrzna maleje również bez zmiany temperatury.

Na czym polegają przemiany energetyczne?

Przemiana energii – proces przechodzenia jednej postaci energii w inną. W organizmach żywych wyróżnia się trzy typy przemiany energii.

Jak brzmi zasada zachowania energii?

Zasada zachowania energii mechanicznej głosi, że jeśli siły zewnętrzne nie wykonują pracy nad układem ciał i na składniki układu nie działają siły tarcia lub oporu ośrodka, to energia mechaniczna układu pozostaje stała.

Jak określamy energię i pracę?

Energia jest to wielkość skalarna, charakteryzująca stan, w jakim znajduje się jedno lub wiele ciał. Energia kinetyczna jest związana ze stanem ruchu ciała. Praca jest to energia przekazana ciału lub od niego odebrana w wyniku działania na ciało siłą.

Jak obliczyć moc wzór?

W układzie SI jednostką mocy jest wat. Aby obliczyć moc, należy pomnożyć siłę (napięcie elektryczne U) przez rozmiar strumienia elektronów (natężenie prądu elektrycznego I). Moc elektryczną oblicza się z zależności: Moc = napięcie × natężenie [W] (P=U*I).

Jak obliczyć średnią moc prądu?

Moc średnią (P), możemy obliczyć dzieląc wartość wykonanej pracy (W) przez czas (t), w którym została wykonana: P = W / t. Jednostką mocy jest wat.

Jak przekształcić wzór na moc?

Ale które urządzenie jest bardziej oszczędne? Aby to obliczyć, należy przekształcić wzór na moc P = W / t we wzór pozwalający wyliczyć ilość zużytej energii: W = P x t. Trzeba więc pomnożyć moc obu urządzeń przez czas, jaki zajęło im doprowadzenie wody do wrzenia, a następnie porównać otrzymane wyniki.

Praca, moc, energia – zadania

Przykładowe zadania z działu praca, moc, energia.

Zadanie 1.

Gołąb o masie 0,3 kg siedzi na gałęzi na wysokości 2 m nad Ziemią. Ile wynosi energia potencjalna gołębia względem Ziemi? Załóż, że przyspieszenie ziemskie jest równe 10 m/s².

Zadanie 2.

Chłopiec o masie 30 kg biegnie z prędkością 4 m/s. Ile wynosi energia kinetyczna chłopca?

Zadanie 3.

Oblicz moc urządzenia, które w czasie 5 s wykona pracę 400 J.

Zadanie 4.

Oblicz pracę wykonaną przy przesuwaniu szafy siłą o wartości 200 N na drodze 4 metrów.

Zadanie 5.

Oblicz całkowita energię mechaniczna ptaka o masie 2 kg lecącego na wysokości 3 m nad ziemią z prędkością 2 m/s. Załóż, że przyspieszenie ziemskie jest równe 10 m/s².

Zadanie 6.

Energia kinetyczna wózka poruszającego się z prędkością 2 m/s wynosi 10 J. Oblicz masę tego wózka.

Zadanie 7.

Praca mechaniczna wykonana podczas podnoszenia pustaka ceramicznego o masie 4 kg wynosi 40 J. Oblicz na jaką wysokość pustak został podniesiony. Załóż, że przyspieszenie ziemskie jest równe 10 m/s² .

Zadanie 8.

Oblicz z jakiej wysokości spadła swobodnie kulka, jeżeli w chwili uderzenia o ziemię miała prędkość 20 m/s. Załóż, że przyspieszenie ziemskie jest równe 10 m/s².

Praca, moc, energia

Strona główna > Zadania z fizyki > Praca, moc, energia Fizyka – Zadania – Praca, moc, energia

Poniżej znajdują się treści zadań związanych z wybranym tematem. Kliknij na odnośnik “więcej…” aby zobaczyć rozwiązanie zadania.

01.

Tutaj znajduje się kilka najprostszych zadań, dotyczących zagadnienia pracy w fizyce. więcej… 02. m=10kg podnieść ze stałą prędkością na wysokość h=10m . więcej…

Oblicz, jaką pracę należy wykonać, aby ciało o masiepodnieść ze stałą prędkością na wysokość 03. m=10kg podniesiono na wysokość h=10m z przyspieszeniem a=2m/s2 . Oblicz wykonaną pracę.

Ciało o masiepodniesiono na wysokośćz przyspieszeniem. Oblicz wykonaną pracę. więcej… 04. m=80kg podczas skoku wzwyż osiąga przy odbiciu prędkość v=5m/s w czasie t=0.02s . Ile wynosi średnia moc P rozwijana w tym czasie przez sportowca?

Sportowiec o masiepodczas skoku wzwyż osiąga przy odbiciu prędkośćw czasie. Ile wynosi średnia mocrozwijana w tym czasie przez sportowca? więcej… 05. Na ciało działa siła F(x) , przy czym x jest przesunięciem ciała w kierunku działania siły. Praca wykonywana przez tę siłę na drodze 20m wynosi 300J . Znajdź wartość siły F . więcej…

Na ciało działa siła, przy czymjest przesunięciem ciała w kierunku działania siły. Praca wykonywana przez tę siłę na drodzewynosi. Znajdź wartość siły 06.

Ciało porusza się pod wpływem stałej siły o kierunku i zwrocie zgodnym z przesunięciem. Oblicz stosunek pracy wykonanej w pierwszej sekundzie ruchu do pracy wykonanej w drugiej sekundzie ruchu, jeżeli prędkość początkowa była równa zeru. więcej… 07. a=1m i masie m=100kg przewrócić z jednego boku na drugi?

Jaką należy wykonać pracę, aby jednorodny sześcian o bokui masieprzewrócić z jednego boku na drugi? więcej… 08. 100kg , długość równi 2m , kąt nachylenia do poziomu 30o , a współczynnik tarcia 0.1 . Przyjmij, że przyspieszenie ziemskie g=9.8m/s2 . więcej…

Wyznaczyć pracę wciągnięcia ciężaru po równi pochyłej, jeśli masa tego ciężaru wynosi, długość równi, kąt nachylenia do poziomu, a współczynnik tarcia. Przyjmij, że przyspieszenie ziemskie 09.

Tutaj znajduje się kilka najprostszych zadań, dotyczących zagadnienia energii kinetycznej w fizyce. więcej… 10. 10t leci na wysokości 5km z prędkością 360km/h . Jaki jest stosunek energii potencjalnej do energii kinetycznej samolotu?

Samolot o masieleci na wysokościz prędkością. Jaki jest stosunek energii potencjalnej do energii kinetycznej samolotu? więcej… 11. 1kg zaczęła działać stała siła wypadkowa o wartości 6N . Jaką energię kinetyczną nada mu ta siła w czasie 2s ? więcej…

Na nieruchomy klocek o masiezaczęła działać stała siła wypadkowa o wartości. Jaką energię kinetyczną nada mu ta siła w czasie 12.

Pęd kulki wzrósł o 50% pędu początkowego. Jak zmieniła się wówczas energia kinetyczna kulki względem energii kinetycznej początkowej? więcej… 13. a=2m/s2 . Jeżeli masa sprintera wynosi m=80kg , to ile będzie wynosiła jego energia kinetyczna po czasie t=5s ? Zakładamy, że sprinter porusza się ruchem jednostajnie przyspieszonym.

Sprinter wystartował z przyspieszeniem. Jeżeli masa sprintera wynosi, to ile będzie wynosiła jego energia kinetyczna po czasie? Zakładamy, że sprinter porusza się ruchem jednostajnie przyspieszonym. więcej… 14. m z prędkością v po poziomej drodze, jeśli współczynnik tarcia wynosi f ? więcej…

Jaka jest moc potrzebna do poruszania pojazdu o masiez prędkościąpo poziomej drodze, jeśli współczynnik tarcia wynosi 15. 30kW , jedzie ze stałą prędkością 20m/s . Ile wynosi siła napędowa samochodu?

Samochód, którego silnik pracuje z mocą, jedzie ze stałą prędkością. Ile wynosi siła napędowa samochodu? więcej… 16. M=1000kg wystrzelono pocisk o masie m=1kg , którego prędkość w chwili wylotu z lufy wynosi v=500m/s . Ile wynosi energia kinetyczna odrzutu działa?

Z działa o masiewystrzelono pocisk o masie, którego prędkość w chwili wylotu z lufy wynosi. Ile wynosi energia kinetyczna odrzutu działa? więcej… 17. Dwie kulki o masach m i 2m zderzają się doskonale niesprężyście. Jaki będzie ich stosunek prędkości przed zderzeniem, jeżeli po zderzeniu kulki pozostaną w spoczynku?

Dwie kulki o masachzderzają się doskonale niesprężyście. Jaki będzie ich stosunek prędkości przed zderzeniem, jeżeli po zderzeniu kulki pozostaną w spoczynku? więcej… 18. Rysunek przedstawia układ trzech kulek. Kulki 2 i 3 spoczywają. Jeżeli zderzenie 1 i 2 kulki jest doskonale sprężyste centralne, to ile będzie wynosiła prędkość w wyniku zderzenia centralnego niesprężystego kulek 2 i 3?

Rysunek przedstawia układ trzech kulek. Kulki 2 i 3 spoczywają. Jeżeli zderzenie 1 i 2 kulki jest doskonale sprężyste centralne, to ile będzie wynosiła prędkość w wyniku zderzenia centralnego niesprężystego kulek 2 i 3? więcej… 19. Po pionowym pręcie o wysokości h=5m zsuwa się pierścień (rysunek). Jeżeli praca sił tarcia pierścienia o pręt jest równa liczbowo 3/4 jego energii potencjalnej, to ile wynosi prędkość w chwili zderzenia pierścienia z podłożem?

Po pionowym pręcie o wysokościzsuwa się pierścień (rysunek). Jeżeli praca sił tarcia pierścienia o pręt jest równa liczbowo 3/4 jego energii potencjalnej, to ile wynosi prędkość w chwili zderzenia pierścienia z podłożem? więcej…

wzory i teoria – Leszek Bober. Fizyka z pasja!

Popychając wózek z zakupami, podrzucając piłkę w powietrze czy podnosząc ciężki plecak – wykonujemy pracę. Praca w fizyce jest miarą przekazanej energii pomiędzy układami fizycznymi. Wyrzucając piłkę przekazujemy jej energię, którą może ona potem wykorzystać np. rozbijając okno.

Jeżeli na ciało działa siła zewnętrzna, która powoduje przesunięcie tego ciała to mówimy, że zostaje wykonana praca mechaniczna. Pracę obliczamy ze wzoru W = F ⋅ s, mnożąc wartość siły F przez wartość przesunięcia s, jeżeli kierunki siły i przesunięcia są takie same.

Co ciekawe, niosąc plecak do szkoły lub naciskając mocno na szafę, która ani drgnie nie wykonujemy pracy. Dlaczego? Poniżej, przygotowałem dla Was podsumowanie teorii oraz najważniejsze wzory z działu: praca, moc, energia, gdzie znajdziecie odpowiedź. W tym dziale zajmujemy się pięcioma powiązanymi tematami. Są to: praca mechaniczna, moc, energia kinetyczna, energia potencjalna i zasada zachowania energii. Zaczynajmy!

Dzień dobry. Nazywam się Leszek Bober. Od 35 lat zajmuję się nauczaniem fizyki i jest to moja wielka pasja. Zapraszam Cię serdecznie do lektury tego artykułu oraz do korzystania z innych moich materiałów.

W tym artykule znajdziesz najważniejsze zagadnienia z działu praca, moc, energia:

1. Praca mechaniczna

Jeżeli na ciało działamy pewną siłą i siła ta powoduje przesunięcie ciała to mówimy, że została wykonana praca mechaniczna.

Wzór na pracę:

Jeżeli kierunki siły i przesunięcia są takie same, to pracę W obliczamy mnożąc wartość siły F przez wartość przesunięcia (w ruchu prostoliniowym przez drogę s).

W = F \cdot s

Uwaga na pułapkę przy rozwiązywaniu testów:

Jeżeli kierunek siły jest prostopadły do kierunku przesunięcia lub przesunięcie wcale nie nastąpiło, to praca tej siły jest równa zero np. niosąc plecak do szkoły nie wykonujemy pracy (bo przesuwamy się w poziomie a na plecak działa siła w kierunku pionowym, przeciwdziałając sile grawitacji). Podnosząc plecak do góry wykonujemy pracę.

Przygotowujesz się do sprawdzianu lub egzaminu? Mój e-book LEKCJA FIZYKI zawiera: rozwiązania zadań krok po kroku, wymagania nauczyciela, streszczenie teorii, karty wzorów.

Jednostka pracy:

Jednostką pracy jest 1 dżul (1 J). Jeden dżul to praca wykonana przez siłę o wartości 1 N przy przesunięciu punktu przyłożenia siły o 1 m w kierunku równoległym do kierunku działania siły.

1 J = 1 N × 1 m.

Inne jednostki pracy:

1 J = 0,2390 kalorii

1 kWh = 3,65 MJ

1 tona trotylu (TNT) = 4,184 GJ

2. Moc

Moc określa pracę wykonaną w ciągu jednostki czasu (1 sekundy). Możemy też bardziej ogólnie powiedzieć, że moc jest szybkością zmiany jednej formy energii na drugą.

Wzór na moc:

Moc P obliczmy dzieląc pracę przez czas, w którym ta praca została wykonana: P = W / t, gdzie P – to moc, W – praca, t – czas.

\large P = \frac{W}{t}

Jednostką mocy jest 1 wat ( 1 W ). Urządzenie ma moc 1 wata, jeżeli wykonuje pracę 1 dżula w ciągu 1 sekundy.

Inne jednostki mocy:

1 kW = 1 000 W

1 MW = 1 000 000 W

1 kM = 736 W

Ciało posiada energię wtedy, gdy jest zdolne do wykonania pracy. Energię wyrażamy w tych samych jednostkach co pracę.

3. Energia kinetyczna

Energię kinetyczną posiada ciało będące w ruchu względem wybranego przez nas układu odniesienia. Czytaj dalej →

Wzór na energię kinetyczną:

\large E_k = \frac{m \cdot V^2}{2}

E_k – energia kinetyczna

m – masa

V – prędkość

Zapoznaj się z przykładami i tłumaczeniem energii kinetycznej, na podstronie w całości poświęconej temu zagadnieniu.

4. Energia potencjalna grawitacji

Energię potencjalną grawitacji posiada ciało, które znajduje się na pewnej wysokości względem wybranego przez nas poziomu odniesienia. Czytaj dalej →

Wzór na zmianę energii potencjalnej grawitacji:

\Large \Delta E_p = m \cdot g \cdot h

\Delta E_p – zmiana energii potencjalna grawitacji

m – masa

g – przyspieszenie ziemskie

h – wyskość

Komplet informacji o energii potencjalnej grawitacji np. definicje, wyjaśnienie i przykłady znajdziesz na stronie w całości poświęconej temu zagadnieniu

5. Energia potencjalna sprężystości

Energię potencjalną sprężystości posiada ciało, które zostało odkształcone i samorzutnie powróci do swojego pierwotnego stanu np. naciągnięta gumka, rozciągnięta sprężyna, napięty łuk. Czytaj dalej →

6. Energia mechaniczna

Energia mechaniczna to suma energii potencjalnej i kinetycznej.

Zmiana energii mechanicznej układu jest równa pracy wykonanej przez siły zewnętrzne nad tym układem.

Układem nazywamy kilka ciał, które ze sobą wzajemnie oddziałują. Siły wzajemnego oddziaływania ciał należących do układu nazywamy siłami wewnętrznymi tego układu. Siły spoza układu nazywamy siłami zewnętrznymi.

7. Zasada zachowania energii

Jeżeli na ciało lub układ ciał nie działają siły zewnętrzne to całkowita energia mechaniczna ciała lub układu ciał nie zmienia się. Czytaj dalej →

Siłę grawitacji zaliczamy do sił zachowawczych, czyli takich co nie zmieniają całkowitej energii mechanicznej układu, ale umożliwiają wzajemną przemianę energii potencjalnej i kinetycznej.

PRZYDATNY ARTYKUŁ?

Udostępnij link innym:

Dodaj do Google Classroom

Edukator

Dla wygody użytkowników ta strona używa plików cookie zgodnie z Polityką Prywatności . Jeśli z niej korzystasz, wyrażasz zgodę na używanie cookie zgodnie z ustawieniami przeglądarki.

Praca, moc, energia

Zasada zachowania energii mechanicznej to jedna z najważniejszych zasad w fizyce. Mówi ona, że w przypadku układu ciał na który nie działają, żadne siły zewnętrzne oraz

Zasada zachowania energii mechanicznej i jej zastosowanie

Ciało znajdujące się na wysokości 10 m ma względem poziomu, od którego liczona jest ta wysokość, pewną energię potencjalną. Gdy ciało zacznie spadać, energia ta będzie malała. Ale jednocześnie zauważymy, że ciało to będzie poruszało się coraz szybciej. To znaczy, że jego energia kinetyczna będzie rosła. A czy wiesz, co stanie się z energią mechaniczną, czyli sumą energii potencjalnej i kinetycznej?

R1FnXed9DQTXW 1 Ilustracja przedstawia kolaż utworzony z ośmiu zdjęć przedstawiających młodego mężczyznę skaczącego do morza z betonowego kilkumetrowego nabrzeża. Pionowe wycinki zdjęć ułożone zostały obok siebie ręcznie w taki sposób, że linie złączeń są wyraźnie widoczne, a linia horyzontu nie jest do końca jednolita. Kolaż przedstawia kolejne fazy skoku: wybicie, osiągnięcie wysokości maksymalnej, spadek oraz zetknięcie nóg skoczka z powierzchnią wody. Spadające ciało traci na wysokości, a zyskuje na prędkości. Czy więc dochodzi w nim do zamiany energii potencjalnej na kinetyczną? Czy da się proces takiej przemiany obliczyć w prosty sposób dla dowolnego przedmiotu? Odpowiedzi na te pytania doprowadzą cię do jednego z najważniejszych praw przyrody o nieograniczonych wręcz zastosowaniach

Już potrafisz podać definicję energii jako wielkości fizycznej opisującej stan ciała lub układu ciał, które są zdolne do wykonania pracy;

przedstawiać energię mechaniczną jako sumę energii potencjalnej i kinetycznej;

podać definicję jednostki energii;

podać definicję energii potencjalnej;

obliczać energię potencjalną grawitacji względem wybranego poziomu oraz pracę potrzebną do zmiany tej energii;

obliczać energię potencjalną sprężystości;

analizować zmiany energii potencjalnej w różnych zjawiskach;

obliczać energię kinetyczną ciała.

Nauczysz się formułować zasadę zachowania energii mechanicznej;

analizować przemiany energii z jednej formy w drugą w spadku swobodnym i innych zjawiskach związanych ze zmianą wysokości ciała;

wskazywać w swoim otoczeniu zjawiska, w których następuje przemiana energii potencjalnej w kinetyczną i odwrotnie;

stosować zasadę zachowania energii w obliczeniach.

i2y5jfkROU_d5e218

Często obserwujesz sytuację, w której z pewnej wysokości spada piłka. Uderza ona w ziemię, odbija się i zaczyna poruszać się w górę. Jak podczas tego zjawiska zmieniają się energia potencjalna i kinetyczna?

Podczas spadania piłki maleje jej wysokość nad ziemią, zatem maleje energia potencjalna. Piłka porusza się coraz szybciej, ponieważ działa na nią siłą grawitacji – rośnie zatem energia kinetyczna.

W chwili uderzenia w powierzchnię ziemi energia potencjalna jest równa zero, a kinetyczna osiąga maksymalną wartość.

Po odbiciu się piłki rośnie jej wysokość nad powierzchnią ziemi, a zatem energia potencjalna. Wiesz już, że dzieje się tak, gdy wykonujesz pracę podczas podnoszenia. Ale na piłkę działa siła zwrócona w dół, a nie w górę. Piłka porusza się w górę, ponieważ ma ona energię kinetyczną i to jej kosztem następuje wzrost energii potencjalnej. Sama energia kinetyczna maleje i w punkcie osiągnięcia maksymalnej wysokości jest równa zero (piłka dalej się nie wznosi).

Podczas ruchu w dół i w górę następują przemiany energii: potencjalna zamienia się w kinetyczną, a kinetyczna w potencjalną.

Wysokość osiągnięta po odbiciu jest mniejsza niż wysokość początkowa. Piłka przy każdym kolejnym odbiciu osiąga coraz mniejsze wysokości. Oznacza to, że stopniowo energia mechaniczna maleje. Podczas ruchu piłka napotyka na opór powietrza, zarówno podczas ruchu w dół, jak i w górę. Siły oporu wykonują pracę. Część energii tracona jest także w momencie odbicia.

Przeanalizujmy dokładniej zmiany energii pomiędzy dwoma wybranymi fazami ruchu. Dla uproszczenia rozważań pominiemy zmiany kształtu piłki podczas uderzenia o ziemię i odbicia.

W początkowej fazie ruchu, na wysokości h 1 = 5 m energia potencjalna wynosi E 1 = m · g · h 1 . Energia kinetyczna wynosi zero (piłka się jeszcze nie porusza), a zatem mechaniczna jest równa potencjalnej E 1 .

Podczas spadania na wysokości np. h 2 = 4 m energia potencjalna jest równa E 2 = m · g · h 2 . Nastąpiła zmiana energii potencjalnej o ΔE = m · g · ( h 1 – h 2 ) = m · g · Δ h , gdzie Δ h jest odległością przebytą przez spadającą piłkę.

Ile wynosi energia kinetyczna spadającej piłki po przebyciu drogi Δ h = 1 m ? Piłka porusza się ruchem jednostajnie przyspieszonym z przyspieszeniem g. Równania opisujące taki ruch to: S = Δh = 1 2 g · t 2 i v = g · t . Można pokazać (wykonajcie sami odpowiednie przekształcenia), że v = 2 g · Δ h .

Obliczamy teraz energię kinetyczną E k = 1 2 m · v 2 i po podstawieniu wartości prędkości otrzymamy, że energia kinetyczna jest równa E k = m · g · Δ h .

Wartość energii kinetycznej jest równa zmianie energii potencjalnej. Widzimy zatem, że gdy jedyną siłą jest siła grawitacji, to wzrost energii kinetycznej jest równy zmniejszeniu się energii potencjalnej. A to oznacza, że energia mechaniczna pozostaje stała.

Zasada zachowania energii mechanicznej jest jedną z fundamentalnych zasad przyrody. Została sformułowana na podstawie bardzo wielu eksperymentów. Jej treść można przedstawić następująco:

Jeśli siły zewnętrzne nie wykonują pracy nad układem ciał i na składniki układu nie działają siły tarcia lub oporu ośrodka, to energia mechaniczna układu pozostaje stała, co oznacza, że energia kinetyczna i potencjalna składników układu mogą się zmieniać, ale ich suma pozostaje niezmieniona. Można to zapisać równaniem: ( E pot + E kin ) początkowa = ( E pot + E kin ) końcowa . Tylko działanie sił zewnętrznych może zmienić energię całkowitą ciała lub układu ciał, a zmiana tej energii jest równa pracy wykonanej przez te siły. Energia nie powstaje z niczego i nie ginie bez śladu, tylko przekształca się z jednej formy w drugą. Jeśli ciało lub układ ciał nie wymieniają energii z otoczeniem, to suma energii kinetycznej i potencjalnej jest taka sama w każdej chwili.

Siła grawitacji, jaką działają na siebie składniki układu (na przykład Ziemia na piłkę), jest siłą wewnętrzną. Energia potencjalna wynika z istnienia siły grawitacji.

Znajomość tego prawa jest bardzo przydatna w rozwiązywaniu różnych problemów. Jeśli znasz jeden ze stanów jakiegoś układu (np. stan początkowy) i wiesz, że spełniona jest w nim zasada zachowania energii, możesz obliczyć stan tego układu w dowolnej chwili przemian, którym on podlega. W pewnym uproszczeniu można powiedzieć, że wiedząc, ile ktoś ma kapitału – wiesz, na co go stać, lub wiedząc, ile wydał – wiesz, ile miał przedtem.

Przeanalizujmy kilka przykładów:

Przykład 1 Skoki do wody RLyHiRkX7B7eR 1 Basen, woda w basenie prawie równa z krawędzią basenu. Na brzegu wieża do skoków 3 razy wyższa od zawodnika. Drabinka z wieży schodzi do wody. Zawodnik w basenie trzyma się drabinki i jest do połowy wynurzony. Zaznaczony środek masy (punkt kolorowy) zawodnika jest na poziomie wody. Po prawej stronie wieży dwa słupki. Nad słupkami napisy Ep i Ek. Zawodnik wolno zaczyna wchodzić po drabince na wieżę. Wraz ze wzrostem wysokości zawodnika nad wodą rośnie słupek Ep. Zawodnik znalazł się na szczycie wieży skoków. Słupek Ep osiąga największą wysokość (sięga do poziomu środka masy skoczka). Ek dalej zero. Nad słupkiem Ep pojawia się migający napis Ep maksymalne. Nad słupkiem Ek pojawia się napis Ek minimalne. Skoczek przechyla się przez krawędź platformy wieży i zaczyna leciec w dół, najpierw obracając się głową w dół. Słupek Ep maleje (obniża się środek masy – cały czas widoczny). Słupek Ek rośnie. Nad słupkami pojawia się napis: E = Ep + Ek = const. Skoczek jest w połowie drogi. Oba słupki są takiej samej wysokości równej połowie maksymalnej. Stopklatka. Skoczek dalej spada. Słupek Ep maleje, odpowiednio rośnie słupek Ek. Skoczek osiąga punkt, że wyciągniętymi rękami dotyka już wody. Słupek Ek prawie maksymalny, słupek Ep mały. Skoczek do połowy zanurzony, jego środek masy na poziomie wody (wystają tylko nogi). Słupek Ek maksymalny, słupek Ep zerowy. Skoczek nurkuje, zanurza się na znaczną głębokość i wypływa na powierzchnię w pewnej odległości od brzegu. Basen, woda w basenie prawie równa z krawędzią basenu. Na brzegu wieża do skoków 3 razy wyższa od zawodnika. Drabinka z wieży schodzi do wody. Zawodnik w basenie trzyma się drabinki i jest do połowy wynurzony. Zaznaczony środek masy (punkt kolorowy) zawodnika jest na poziomie wody. Po prawej stronie wieży dwa słupki. Nad słupkami napisy Ep i Ek. Zawodnik wolno zaczyna wchodzić po drabince na wieżę. Wraz ze wzrostem wysokości zawodnika nad wodą rośnie słupek Ep. Zawodnik znalazł się na szczycie wieży skoków. Słupek Ep osiąga największą wysokość (sięga do poziomu środka masy skoczka). Ek dalej zero. Nad słupkiem Ep pojawia się migający napis Ep maksymalne. Nad słupkiem Ek pojawia się napis Ek minimalne. Skoczek przechyla się przez krawędź platformy wieży i zaczyna leciec w dół, najpierw obracając się głową w dół. Słupek Ep maleje (obniża się środek masy – cały czas widoczny). Słupek Ek rośnie. Nad słupkami pojawia się napis: E = Ep + Ek = const. Skoczek jest w połowie drogi. Oba słupki są takiej samej wysokości równej połowie maksymalnej. Stopklatka. Skoczek dalej spada. Słupek Ep maleje, odpowiednio rośnie słupek Ek. Skoczek osiąga punkt, że wyciągniętymi rękami dotyka już wody. Słupek Ek prawie maksymalny, słupek Ep mały. Skoczek do połowy zanurzony, jego środek masy na poziomie wody (wystają tylko nogi). Słupek Ek maksymalny, słupek Ep zerowy. Skoczek nurkuje, zanurza się na znaczną głębokość i wypływa na powierzchnię w pewnej odległości od brzegu. Źródło: Tomorrow Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0. Film dostępny na portalu epodreczniki.pl Źródło: Tomorrow Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0. Basen, woda w basenie prawie równa z krawędzią basenu. Na brzegu wieża do skoków 3 razy wyższa od zawodnika. Drabinka z wieży schodzi do wody. Zawodnik w basenie trzyma się drabinki i jest do połowy wynurzony. Zaznaczony środek masy (punkt kolorowy) zawodnika jest na poziomie wody. Po prawej stronie wieży dwa słupki. Nad słupkami napisy Ep i Ek. Zawodnik wolno zaczyna wchodzić po drabince na wieżę. Wraz ze wzrostem wysokości zawodnika nad wodą rośnie słupek Ep. Zawodnik znalazł się na szczycie wieży skoków. Słupek Ep osiąga największą wysokość (sięga do poziomu środka masy skoczka). Ek dalej zero. Nad słupkiem Ep pojawia się migający napis Ep maksymalne. Nad słupkiem Ek pojawia się napis Ek minimalne. Skoczek przechyla się przez krawędź platformy wieży i zaczyna leciec w dół, najpierw obracając się głową w dół. Słupek Ep maleje (obniża się środek masy – cały czas widoczny). Słupek Ek rośnie. Nad słupkami pojawia się napis: E = Ep + Ek = const. Skoczek jest w połowie drogi. Oba słupki są takiej samej wysokości równej połowie maksymalnej. Stopklatka. Skoczek dalej spada. Słupek Ep maleje, odpowiednio rośnie słupek Ek. Skoczek osiąga punkt, że wyciągniętymi rękami dotyka już wody. Słupek Ek prawie maksymalny, słupek Ep mały. Skoczek do połowy zanurzony, jego środek masy na poziomie wody (wystają tylko nogi). Słupek Ek maksymalny, słupek Ep zerowy. Skoczek nurkuje, zanurza się na znaczną głębokość i wypływa na powierzchnię w pewnej odległości od brzegu. Przed skokiem z wieży do wody zawodnik wspina się na wieżę, wykonując przy tym pracę. Praca ta nie znika bez śladu – dzięki niej rośnie energia potencjalna grawitacji zawodnika. Jeśli masa zawodnika wynosi 50 kg i wszedł on na wysokość 4 m (nad powierzchnię wody w basenie), to jego energia potencjalna wynosi (względem tej powierzchni): E pot = m · g · h = 50 kg · 10 N kg · 4 m = 2 000 J Jest to jednocześnie wartość całkowitej energii mechanicznej, ponieważ zawodnik stoi, czyli jego energia kinetyczna jest równa zero. Wartość tej energii pozostanie stała podczas całego lotu skoczka w dół.

Gdy zawodnik przechyli się i zacznie spadać, jego energia potencjalna będzie maleć (maleje wysokość nad wodą). Jednocześnie rośnie prędkość, z jaką porusza się zawodnik, co oznacza, że rośnie jego energia kinetyczna. Przyrost energii kinetycznej jest w każdej chwili jego lotu równy ubytkowi energii potencjalnej.

Obliczmy energię kinetyczną skoczka znajdującego się 1 metr nad powierzchnią wody. Energia potencjalna na wysokości 1 m wynosi: E pot = m · g · h = 50 kg · 10 N kg · 1 m = 500 J Zatem energia potencjalna zmalała o 1 500 J i o tyle przyrosła energia kinetyczna zawodnika.

Gdyby do ciała zawodnika przypięty był szybkościomierz, to ile wskazywałby on w chwili, gdy zawodnik znajdowałby się nad powierzchnią wody? Wiemy, że energia kinetyczna zawodnika wynosiła wtedy 1 500 J , więc korzystając ze wzoru na energię kinetyczną, możesz obliczyć: E kin 1 = 1 2 m · v 1 2 1 500 J = 1 2 50 kg · v 1 2 v 1 2 = 60 J kg v 1 = 60 m 2 s 2 ≈ 7,7 m s A teraz oblicz wartość prędkości, jaką osiągnie zawodnik na chwilę przed kontaktem z wodą.

Tuż nad wodą energia potencjalna skoczka zmalała do zera i zgodnie z zasadą zachowania energii energię całkowitą stanowi teraz energia kinetyczna, która w tym momencie osiąga wartość 2 000 J . Powtórz zatem poprzednie obliczenia, zmieniając wartość energii kinetycznej: E kin 1 = 1 2 m · v 1 2 2000 J = 1 2 50 kg · v 1 2 v 1 2 = 80 J kg v 1 = 80 m 2 s 2 ≈ 8,9 m s A co dzieje się z energią zawodnika, który zanurza się w wodzie? Na tym etapie nie jest już spełniona zasada zachowania energii mechanicznej – opór, jaki stawia woda, jest nie do pominięcia. Tym niemniej energia zawodnika nie znika bez śladu. Jej kosztem ciało zawodnika wykonuje pracę, „rozgarniając” wodę, a część tej energii zamienia się w inne rodzaje energii – energię dźwiękową (wszak słyszymy plusk) oraz energię wewnętrzną, o której będzie mowa dalej.

Zwróć uwagę, że wiedzę o energii i prędkości zawodnika na różnych wysokościach czerpiemy tylko z informacji, ile miał energii na początku, i stosując zasadę zachowania energii mechanicznej. Możemy tak zrobić, jeśli pominiemy opór powietrza.

Przykład 2 Skoki na batucie (trampolinie) REBT8BKuHtcmT 1 Animacja przedstawiająca batut. Na batucie skoczek wykonuje charakterystyczne ruchy dla rozbujania batutu, wykonuje kilka coraz wyższych podskoków. Po prawej stronie słupki energii: Eps, Epg i Ek (potencjalna sprężystości, potencjalna grawitacyjna i kinetyczna). Przy wstępnych skokach słupki nic nie pokazują (zerowe) tylko widnieją napisy nad słupkami. Scena zaczyna się w momencie, gdy spadający sportowiec zaczyna uginać batut. Słupek Eps szybko rośnie do maksymalnej wartości. Następuje stopklatka w momencie, gdy sportowiec ugiął maksymalnie batut. Batut prostuje się, sportowiec unosi się nabierając prędkości. Słupek Eps maleje , rośnie słupek Ek, Epg = 0. Stopkalatka w momencie gdy batut jest płaski, wtedy Ek= max, Eps = Epg = 0. Skoczek zaczyna ruch opóźniony do góry. Wznosi się na maksymalną wysokość, gdzie jego prędkość maleje do zera. Słupki: Eps = 0, Ek maleje, Epg rośnie odpowiednio. W szczytowym punkcie nastepuje stopklatka. Słupki: Eps=0, Ek=0, Epg=max Skoczek zaczyna spadać ruchem przyspieszonym. Słupki: Epg maleje, Ek rośnie, Eps=0. W momencie, gdy jego stopy dotkną płaskiego batutu stopklatka. Wtedy słupki: Eps=0, Epg=0, Ek=max skoczek dalej spada (ale nieznacznie) napinając batut. Słupki: Ek maleje, Eps rośnie, Epg=0. W chwili, gdy batut jest maksymalnie mapięty następuje stopklatka. Wtedy słupki: Ek=0, Epg=0, Eps= max Następnie nastepuje powtórzenie opisanych scena już bez stopklatek i komentarza. Widać jedynie słupki energii. Animacja przedstawiająca batut. Na batucie skoczek wykonuje charakterystyczne ruchy dla rozbujania batutu, wykonuje kilka coraz wyższych podskoków. Po prawej stronie słupki energii: Eps, Epg i Ek (potencjalna sprężystości, potencjalna grawitacyjna i kinetyczna). Przy wstępnych skokach słupki nic nie pokazują (zerowe) tylko widnieją napisy nad słupkami. Scena zaczyna się w momencie, gdy spadający sportowiec zaczyna uginać batut. Słupek Eps szybko rośnie do maksymalnej wartości. Następuje stopklatka w momencie, gdy sportowiec ugiął maksymalnie batut. Batut prostuje się, sportowiec unosi się nabierając prędkości. Słupek Eps maleje , rośnie słupek Ek, Epg = 0. Stopkalatka w momencie gdy batut jest płaski, wtedy Ek= max, Eps = Epg = 0. Skoczek zaczyna ruch opóźniony do góry. Wznosi się na maksymalną wysokość, gdzie jego prędkość maleje do zera. Słupki: Eps = 0, Ek maleje, Epg rośnie odpowiednio. W szczytowym punkcie nastepuje stopklatka. Słupki: Eps=0, Ek=0, Epg=max Skoczek zaczyna spadać ruchem przyspieszonym. Słupki: Epg maleje, Ek rośnie, Eps=0. W momencie, gdy jego stopy dotkną płaskiego batutu stopklatka. Wtedy słupki: Eps=0, Epg=0, Ek=max skoczek dalej spada (ale nieznacznie) napinając batut. Słupki: Ek maleje, Eps rośnie, Epg=0. W chwili, gdy batut jest maksymalnie mapięty następuje stopklatka. Wtedy słupki: Ek=0, Epg=0, Eps= max Następnie nastepuje powtórzenie opisanych scena już bez stopklatek i komentarza. Widać jedynie słupki energii. Źródło: Tomorrow Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0. Film dostępny na portalu epodreczniki.pl Źródło: Tomorrow Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0. Animacja przedstawiająca batut. Na batucie skoczek wykonuje charakterystyczne ruchy dla rozbujania batutu, wykonuje kilka coraz wyższych podskoków. Po prawej stronie słupki energii: Eps, Epg i Ek (potencjalna sprężystości, potencjalna grawitacyjna i kinetyczna). Przy wstępnych skokach słupki nic nie pokazują (zerowe) tylko widnieją napisy nad słupkami. Scena zaczyna się w momencie, gdy spadający sportowiec zaczyna uginać batut. Słupek Eps szybko rośnie do maksymalnej wartości. Następuje stopklatka w momencie, gdy sportowiec ugiął maksymalnie batut. Batut prostuje się, sportowiec unosi się nabierając prędkości. Słupek Eps maleje , rośnie słupek Ek, Epg = 0. Stopkalatka w momencie gdy batut jest płaski, wtedy Ek= max, Eps = Epg = 0. Skoczek zaczyna ruch opóźniony do góry. Wznosi się na maksymalną wysokość, gdzie jego prędkość maleje do zera. Słupki: Eps = 0, Ek maleje, Epg rośnie odpowiednio. W szczytowym punkcie nastepuje stopklatka. Słupki: Eps=0, Ek=0, Epg=max Skoczek zaczyna spadać ruchem przyspieszonym. Słupki: Epg maleje, Ek rośnie, Eps=0. W momencie, gdy jego stopy dotkną płaskiego batutu stopklatka. Wtedy słupki: Eps=0, Epg=0, Ek=max skoczek dalej spada (ale nieznacznie) napinając batut. Słupki: Ek maleje, Eps rośnie, Epg=0. W chwili, gdy batut jest maksymalnie mapięty następuje stopklatka. Wtedy słupki: Ek=0, Epg=0, Eps= max Następnie nastepuje powtórzenie opisanych scena już bez stopklatek i komentarza. Widać jedynie słupki energii. Taki skok możemy podzielić na 5 etapów: Etap magazynowania energii kosztem pracy: aby podskoczyć na sprężystej siatce batutu, musisz się od niego odbić. Podczas tego odbijania (naciskania na siatkę) twoje mięśnie wykonują pracę, a batut zostaje odkształcony. Dochodzi wówczas do zgromadzenia w odkształconej siatce energii w postaci energii potencjalnej sprężystości. Jest to całkowita energia mechaniczna, jaką zgromadził układ (składający się z ciebie i batutu), z którą rozpoczynasz skok. Etap zamiany energii potencjalnej sprężystości na energię kinetyczną: wracający do stanu równowagi batut pcha cię w górę i kosztem jego energii potencjalnej sprężystości rośnie twoja energia kinetyczna. Z chwilą gdy twoje stopy odrywają się od siatki, energia potencjalna sprężystości maleje do zera, a energia kinetyczna ma największą wartość, równą całkowitej energii mechanicznej.

W rozważaniach tych dla uproszczenia opisu możesz pominąć niewielkie zmiany energii potencjalnej grawitacji podczas odbijania. Etap zamiany energii kinetycznej w potencjalną grawitacji: dalszy nasz lot w górę odbywa się teraz kosztem energii kinetycznej. Rośnie twoja energia potencjalna grawitacji, a energia kinetyczna maleje. W najwyższym punkcie toru lotu energia kinetyczna maleje do zera, z kolei energia potencjalna grawitacji osiąga swoją maksymalną wartość równą całkowitej energii mechanicznej. Etap zamiany energii grawitacyjnej w energię kinetyczną: od tego momentu rozpoczyna się twój ruch w dół. Energia grawitacji maleje, a jej kosztem rośnie energia kinetyczna. Etap zamiany energii kinetycznej w energię sprężystości: spadając na siatkę batutu, powodujesz jej odkształcenie – twoja energia kinetyczna przekształca się w energię potencjalną sprężystości batutu i cały proces zaczyna się od nowa. Jeśli pominiesz opory ruchu, to przez cały ten czas suma energii kinetycznej i potencjalnej była taka sama, choć poszczególne składniki tej energii zmieniały się.

Jeśli chcesz, żeby twój kolejny skok był wyższy od poprzedniego, musisz zwiększyć bilans energii mechanicznej układu, wykonując dodatkową pracę. Osiągniesz to „dokładając” energię poprzez odpowiednio zsynchronizowane, dodatkowe ruchy mięśni mające na celu silniejsze odbicie się od siatki.

Przykład 3 Ile energii potencjalnej sprężystości trzeba było zmagazynować w siatce batutu, aby dziecko o masie 30 kg podskoczyło na wysokość 0,5 m? Oblicz wartość prędkości dziecka w momencie, gdy jego stopy odrywały się od siatki.

Analiza zadania i rozwiązanie:

m = 30 kg

h = 0,5 m

W najwyższym punkcie toru lotu, czyli na wysokości 0,5 m , cała energia mechaniczna dziecka skupiona była w postaci energii grawitacyjnej i miała wartość: E pot. graw. = m · g · h = 30 kg · 10 N kg · 0,5 m = 150 J = E mech Tyle samo wynosiła wartość całkowitej energii mechanicznej w czasie całego skoku. Oznacza to, że w chwili maksymalnego odkształcenia siatki, gdy cała energia była zgromadzona w postaci energii sprężystości, jej wartość też wynosiła 150 dżuli.

W chwili gdy stopy dziecka odrywały się od siatki, cała energia mechaniczna skupiona była w formie energii kinetycznej i też miała wartość 150 J . Korzystając ze wzoru na energię kinetyczną, możesz obliczyć prędkość dziecka: E kin 1 = 1 2 m · v 1 2 150 J = 1 2 30 kg · v 1 2 v 1 2 = 10 J kg v 1 = 10 m 2 s 2 ≈ 3,1 m s Odpowiedź:

Aby dziecko podskoczyło na wysokość 0,5 m , energia potencjalna sprężystości batutu musiała wynosić co najmniej 150 J . W chwili gdy dziecko odrywało stopy od siatki, jego prędkość miała wartość około 3,1 m s . Była to największa wartość prędkości podczas tego skoku.

Zwróćmy uwagę, że wiedzę o energii i prędkości dziecka czerpiemy tylko z informacji, ile miało ono energii na pewnym etapie skoku i stosując zasadę zachowania energii mechanicznej. Oczywiście możemy tak zrobić, jeśli pominiemy opory ruchu.

* W rozważanych przykładach zawsze podkreślamy, że należy pominąć opory ruchu, bo tylko wtedy spełniona jest zasada zachowania energiii2y5jfkROU_d420e226zasada zachowania energii.

Na początku tego rozdziału, we fragmencie poświęconym wykonywaniu pracy, mogłeś przeczytać, że fizycy stosują pojęcie pracy w innym znaczeniu niż to, z którym spotykasz się na co dzień.

Praca w rozumieniu fizyki związana jest ze zmianami składników energii mechanicznej układu. Podrzucając pionowo do góry piłkę, wykonujesz pracę przeciwko siłom grawitacji, energia potencjalna piłki rośnie, a kinetyczna maleje. Gdy piłka opada, siły grawitacji wykonują pracę nad piłką. Jej energia potencjalna maleje, a energia kinetyczna rośnie. Czy jednak jest możliwe, aby na ciało działała siła i mimo to energia nie ulegała zmianie?

Przeanalizujmy przykład, w którym dziecko ciągnie pionowo w dół linkę balonika, nie pozwalając mu zmienić wysokości, na której się znajduje, i jednocześnie przesuwa się poziomo.

Czy zmienia się energia potencjalna balonu? Jeśli balonik ciągle pozostaje na tej samej wysokości w stosunku do powierzchni ziemi, to jego energia potencjalna jest cały czas taka sama. Mówimy, że zmiana energii potencjalnej jest równa zero. Siła naciągu linki skierowana jest pionowo, a zatem prostopadle do prostej, po której przesuwa się balonik.

Uważny obserwator znajdzie wiele podobnych przykładów. Niosąc ciężką walizkę, nie podnosisz jej w górę i nie opuszczasz, dzięki temu unikasz dodatkowego nakładu pracy wykonywanego kosztem siły swoich mięśni. I znowu, jak w przykładzie wyżej, siła, jaką działamy na walizkę, jest pionowa, czyli prostopadła do toru, wzdłuż którego walizka jest niesiona.

W obu powyższych przykładach mimo działania siły i przemieszczania się ciała nie następowała zmiana energii potencjalnej. W obu sytuacjach działająca siła była prostopadła do toru, wzdłuż którego przemieszczało się ciało.

Oprócz energii potencjalnej ciała mogą mieć jeszcze energię kinetyczną. W jaki sposób można ją zmienić? Na lekcji poświęconej energii kinetycznej dowiedziałeś się, że ciała zyskują energię kinetyczną kosztem pracy. Energia kinetyczna równa jest wykonanej nad ciałem pracy.

Jak musi być zorientowana siła, która spowoduje zmianę wartości prędkości ciała?

Jeżeli prędkość ma wzrosnąć – powinna to być siła o takim samym kierunku i zwrocie jak prędkość, jeśli zmaleć – oczywiście trzeba przyłożyć siłę hamującą o zwrocie przeciwnym.

A jak zmieni się wartość prędkości (a zatem i energii kinetycznej), jeżeli siła będzie prostopadła do toru, po którym przemieszcza się ciało?

Aby zmienić wartość prędkości, potrzebne jest przyspieszenie. Ono z kolei jest spowodowane siłą o odpowiednim kierunku i zwrocie. Siła prostopadła do przemieszczenia nie może wywołać przyspieszenia powodującego zmianę wartości prędkości. Wynika z tego, że energia kinetyczna będzie wtedy stała.

Jak widać, podobnie jak działo się to w przypadku energii potencjalnej, siła prostopadła do przemieszczenia nie zmienia energii kinetycznej ciała.

Zapamiętaj! Praca siły prostopadłej do kierunku przemieszczania się ciała jest równa zero, ponieważ nie powoduje zmiany energii mechanicznej układu.

Na koniec zastanówmy się, jaki jest związek pracy wykonywanej przez daną siłę a energią mechaniczną ciała.

Aby zwiększyć energię kinetyczną, trzeba wykonać pracę. W fizyce zmiany wielkości fizycznej obliczamy, odejmując od wartości końcowej wartość początkową tej wielkości. Zmiana energii kinetycznej będzie równa: E kin = E kin końcowa – E kin początkowa . Jeżeli energia kinetyczna będzie rosła, to zmiana będzie dodatnia, jeżeli będzie malała (ciało zmniejsza prędkość) – ujemna. Wynika z tego, że praca siły zwiększającej prędkość (i oczywiście energię kinetyczną) będzie dodatnia, a siły hamującej – ujemna i praca ta będzie zmniejszać wartość energii.

Przykładem takiej siły jest siła tarcia. Ma ona zawsze zwrot przeciwny do prędkości ciała. Jej działanie prowadzi do zmniejszania się energii kinetycznej ciała, aż do jego zatrzymania się.

Z tego wynika, że praca siły zewnętrznej przeciwdziałającej ruchowi ciała równa jest energii kinetycznej tego ciała: W = E kin .

Aby podnieść ciało na pewną wysokość i uzyskać wzrost energii potencjalnej, musimy wykonać pracę. Wiesz już, że praca ta będzie równa zmianie energii potencjalnej, czyli E pot = E pot końcowa – E pot początkowa i W = E pot . Jeżeli energia potencjalna ciała będzie rosła, to praca będzie dodatnia, a gdy ta energia będzie malała – praca będzie ujemna.

Z punktu widzenia fizyka praca jest różna od zera, gdy następuje zmiana energii kinetycznej bądź potencjalnej ciała. Wynosi ona zero wtedy, gdy zmiana energii nie następuje. Czyli praca dla fizyka jest równa zmianie energii potencjalnej, kinetycznej lub ogólnie zmianie energii mechanicznej.

To, co zapisaliśmy powyżej, w pełni uzasadnia sformułowane na początku rozdziału zasady zachowania energii mechanicznej. Jeżeli na ciało lub układ ciał nie działa siła zewnętrzna bądź praca jest równa zero, to energia mechaniczna ciała albo układu ciał nie zmienia się.

Ćwiczenie 1 RijWGRmYM22uS 1 Zasada zachowania energii mechanicznej i jej zastosowanie Zasada zachowania energii mechanicznej i jej zastosowanie Od skalnej ściany na wysokości 20 m nad drogą oderwał się głaz o masie 500 kg. Jaką wartość osiągnęła energia kinetyczna głazu tuż nad jezdnią? Opory ruchu pomijamy. Tyle, ile wynosiła jego energia potencjalna na początku, czyli 100 000 J.

Tyle, ile wynosiła jego energia potencjalna na początku, czyli 10 000 J.

Więcej niż 100 000 J.

Tyle, ile wynosiła jego energia potencjalna na początku, czyli 100 000 N.

10 000 N.

Nie można ustalić, bo nie wiemy po jakim torze spadał głaz. Źródło: Helena Nazarenko-Fogt , licencja: CC BY 3.0.

Ćwiczenie 2 R1GL9ncQOuMT6 1 Zasada zachowania energii mechanicznej i jej zastosowanie Zasada zachowania energii mechanicznej i jej zastosowanie Które z poniższych twierdzeń jest prawdziwe, a które fałszywe? Prawda Fałsz Całkowita energia mechaniczna układu jest zawsze stała. □ □ Jeśli suma energii kinetycznej i potencjalnej układu nie zmienia się, to oznacza, że siły zewnętrzne nie wykonują nad nim pracy. □ □ Jeśli znamy wysokość, na jaką doleciała wyrzucona pionowo do góry piłka o masie 0,1 kg, to możemy oszacować jej energię kinetyczną w momencie startu. □ □ Zasada zachowania energii nie ma praktycznego znaczenia, ponieważ zawsze występują jakieś opory ruchu. □ □ Źródło: Helena Nazarenko-Fogt , licencja: CC BY 3.0.

Przykład 4 Kulkę wyrzucono pionowo w górę z prędkością początkową o wartości 2 m s . Obliczamy maksymalną wysokość, na jaką może wznieść się kulka.

Analiza danych: v = 2 m s h max = ? W tym zadaniu nie interesuje nas sam proces wyrzucania kulki, tylko jej lot od momentu, kiedy straciła kontakt z ręką rzucającego. Dla uproszczenia opisu przyjmujemy, że w momencie startu energia potencjalna kulki wynosiła zero. Jest to dopuszczalne, jeżeli punkt, na którym znajdowała się ręka rzucającego, uznamy za wysokość zerową. W takiej sytuacji w momencie startu kulka miała jedynie energię kinetyczną, co oznacza, że całkowita energia początkowa kulki wynosiła: ( E pot + E kin ) pocz . = 0 + 1 2 m · v 2 = 1 2 m · v 2 Lecąca w górę kulka traciła energię kinetyczną, ale zyskiwała potencjalną grawitacji. W najwyższym punkcie lotu energia kinetyczna zmalała do zera, a całkowita energia końcowa zgromadziła się w postaci energii potencjalnej, czyli: ( E pot + E kin ) końc . = m · g · h max + 0 = m · g · h max Jeśli pominiemy opór powietrza, to spełniona jest zasada zachowania energii, czyli: ( E pot + E kin ) pocz . = ( E pot + E kin ) końc . 0 + 1 2 m · v 2 = m · g · h max + 0 1 2 m · v 2 = m · g · h max / m 1 2 v 2 = g · h max / g h max = v 2 2 g = 2 m s 2 2 · 10 m s 2 = 0,2 m Odpowiedź:

Maksymalna wysokość, na jaką może się wznieść się kulka, wynosi 20 cm .

Zwróćmy uwagę, że do rozwiązania tego zadania niepotrzebna jest znajomość masy kulki. Oznacza to, że dowolne ciało wyrzucone do góry z prędkością 2 m s wzniesie się na wysokość 20 cm . Słowo „dowolne” zawiera jednak pewne ograniczenia. Dotyczy to ciał, w przypadku których możemy pominąć opór powietrza.

i2y5jfkROU_d420e226 Rodzi się pytanie: czy pomijając opory ruchu, nie fałszujemy opisu zjawiska, czy wynik otrzymany z pominięciem oporów ma jakąkolwiek wartość? Okazuje się, że tak. W pewnych sytuacjach opory możemy zaniedbać w obliczeniach bez wielkiej szkody dla opisu zjawiska. Dzieje się tak wtedy, gdy opór w porównaniu z mierzonymi parametrami ruchu jest znikomy i nie zmienia wyniku w sposób zasadniczy. A kiedy mamy do czynienia z taką sytuacją? Przede wszystkim wtedy, gdy gęstość ośrodka jest niewielka – czyli w rozrzedzonym powietrzu (np. bardzo wysoko lub pod kloszem pompy próżniowej). Również wtedy, gdy prędkość ciała jest mała, a jego masa stosunkowo duża oraz gdy pole powierzchni ciała jest bardzo ograniczone. Przykładowo: kwestię oporów powietrza możemy zignorować obliczając przebieg ruchu mocno zgniecionej kulki papieru spadającej z wysokości metra, ale już nie, gdy analizujemy lot kartki papieru. Możemy też w wielu sytuacjach pominąć w obliczeniach opór powietrza, lecz nie da się pominąć oporu wody, która ma znacznie większą gęstość. Możemy zignorować opór powietrza w przypadku analizy ruchu stalowej kulki, ale nie piłeczki pingpongowej o tej samej średnicy. Możemy wreszczie pominąć wpływ oporu powietrza na lot piłki poruszającej się z prędkością kilku metrów na sekundę, lecz nie w przypadku pocisku wystrzelonego z pistoletu, który to pocisk leci z szybkością kilkuset metrów na sekundę.

i2y5jfkROU_d5e567

Podsumowanie

Zasada zachowania energii mechanicznej ma charakter empiryczny, to znaczy, że została sformułowana jako wniosek z bardzo wielu doświadczeń.

Zasada zachowania energii mechanicznej głosi, że jeśli siły zewnętrzne nie wykonują pracy nad układem ciał i na składniki układu nie działają siły tarcia lub oporu ośrodka, to energia mechaniczna układu pozostaje stała. To znaczy, że energia kinetyczna i potencjalna składników układu mogą się zmieniać, ale ich suma pozostaje niezmieniona. Można to zapisać równaniem:

( E pot + E kin ) pocz . = ( E pot + E kin ) końc .

Zasada zachowania energii mechanicznej ma duże znaczenie praktyczne, ponieważ pozwala w łatwy i prosty sposób obliczyć lub przynajmniej oszacować niektóre wielkości opisujące układ ciał w różnych procesach.

Praca domowa Polecenie 1.1 Żongler rzuca talerz pionowo w górę z prędkością początkową 5 m s . Oblicz maksymalną wysokość, na jaką się wzniesie talerz. Narysuj pozycję, jaką powinien mieć talerz, aby opór powietrza był jak najmniejszy. Polecenie 1.2 Piłka do siatkówki spada z wysokości 5 m nad podłogą. Masa takiej piłki wynosi ok. 250 g . Oblicz wartość prędkości, z jaką piłka ta uderzyłaby w podłogę, gdyby nie było oporu powietrza. Okazało się, że piłka ta uderzyła w podłogę z prędkością o wartości 8 m s . Oblicz pracę sił oporu powietrza podczas spadania piłki. Wartość siły oporu powietrza zależy od wartości prędkości, która podczas spadania się zmienia – w miarę wzrostu prędkości siła oporu też rośnie. Oblicz średnią wartość tej siły, zakładając, że była ona stała. Polecenie 1.3 Dźwig podnosi płytę betonową o masie 1 tony na wysokość 10 m, a następnie przemieszcza ją poziomo na odcinku 20 m. W innej sytuacji przesunął ją poziomo na odległość 30 m, a potem podniósł na wysokość 10 m. W której z tych sytuacji praca wykonana przez siłę działającą na płytę będzie większa? Uzasadnij odpowiedź.

i2y5jfkROU_d5e648

Słowniczek

empiryczny empiryczny – oparty na doświadczeniu, doświadczalny.

i2y5jfkROU_d5e693

Zadania podsumowujące lekcję

Polecenie 2 Doniczka o masie 2 kg spada z wysokości 6 metrów . Oblicz wartość energii kinetycznej doniczki na wysokości 1 metra.

Polecenie 3 Opisz przemiany energii zachodzące przy wypuszczeniu strzały z łuku pionowo do góry. Podziel całe zjawisko na etapy, zaczynając od naciągnięcia cięciwy łuku, a kończąc na etapie powrotu strzały na poziom, z którego została wystrzelona.

Matura100procent

Zadanie 20. (NP18)

Dwaj chłopcy przeprowadzili doświadczenia. W pierwszym doświadczeniu chłopiec A usiadł na deskorolce stojącej w pobliżu ściany i w pewnej chwili odepchnął się od tej ściany (zobacz rysunek obok). Tuż po odepchnięciu chłopiec uzyskał względem podłoża prędkość w kierunku poziomym, o wartości 4 m/s. Następnie chłopiec A wykonał drugie doświadczenie. Tym razem odepchnął się od drugiej, identycznej deskorolki z nieruchomo siedzącym na niej chłopcem B.

Masy obu chłopców były jednakowe, a deskorolki początkowo spoczywały względem podłoża i ustawione były tak, że mogły poruszać się w przeciwne strony wzdłuż linii prostej (zobacz rysunek obok). Przyjmij, że w każdym z doświadczeń, na skutek odepchnięcia się chłopca A (w pierwszym – od ściany, w drugim – od deskorolki) została wykonana jednakowa praca przez siły wprawiające układy w ruch. Przyjmij także, że w obu doświadczeniach – podczas odepchnięcia, a także tuż po nim – pomijamy skutki działania sił oporów ruchu (z wyjątkiem tarcia statycznego). Załóż ponadto, że masy kółek deskorolki są pomijalnie małe.

20.1

W dwóch poniższych zdaniach podkreśl właściwe określenia, aby zdania były prawdziwe.

Po przeanalizowaniu ruchu chłopców siedzących na deskorolkach w drugim doświadczeniu można stwierdzić, że pęd całkowity układu (obu chłopców wraz z deskorolkami) jest po odepchnięciu (taki sam jak / mniejszy niż / większy niż) pęd całkowity układu przed odepchnięciem.

Energia kinetyczna, którą uzyskał chłopiec A w drugim doświadczeniu po odepchnięciu się od deskorolki z kolegą, była (taka sama jak / większa niż / mniejsza niż) energia kinetyczna, jaką uzyskał po odepchnięciu się od ściany w pierwszym doświadczeniu.

20.2

Oblicz wartość prędkości, którą uzyskał chłopiec A tuż po odepchnięciu się od drugiej deskorolki.

키워드에 대한 정보 praca moc energia zadania z rozwiązaniami

다음은 Bing에서 praca moc energia zadania z rozwiązaniami 주제에 대한 검색 결과입니다. 필요한 경우 더 읽을 수 있습니다.

이 기사는 인터넷의 다양한 출처에서 편집되었습니다. 이 기사가 유용했기를 바랍니다. 이 기사가 유용하다고 생각되면 공유하십시오. 매우 감사합니다!

사람들이 주제에 대해 자주 검색하는 키워드 Fizyka – Energia Praca Moc – zadania cz.1

• Fizyka
• zadania

Fizyka #- #Energia #Praca #Moc #- #zadania #cz.1

---

YouTube에서 praca moc energia zadania z rozwiązaniami 주제의 다른 동영상 보기

주제에 대한 기사를 시청해 주셔서 감사합니다 Fizyka – Energia Praca Moc – zadania cz.1 | praca moc energia zadania z rozwiązaniami, 이 기사가 유용하다고 생각되면 공유하십시오, 매우 감사합니다.