PRZYGOTOWANIE DO EGZAMINU GIMNAZJALNEGO Z FIZYKI DZIAŁ IV. PRACA, MOC, ENERGIA

Transkrypt

1 DZIAŁ IV. PRACA, MOC, ENERGIA Wielkość fizyczna Jednostka wielkości fizycznej Wzór nazwa symbol nazwa symbol Praca mechaniczna W W F S dżul J Moc Energia kinetyczna Energia potencjalna grawitacji (ciężkości) Energia mechaniczna (całkowita) P E k E pc W P t wat W 1 Ek mv dżul J E pc mgh dżul J E C E C = E k + E pc dżul J m g przyspieszenie grawitacyjne (ziemskie), g 10 lub s N g 10 kg Inna jednostka energii to 1 kwh (kilowatogodzina) 1 kwh = 1kW 1h = 1000 W 3600 s = W s = J PRACA MECHANICZNA F F S F const. F const. F W W W S 1 F S W F S S MOC P W t W F S P F S t S V t P F V Wzór P F V jest słuszny tylko pod warunkiem, że F = constans i V = constans Strona 1 z 1

2 Nazwa Skrót Wartość miliwat mw 0,001 W kilowat kw W megawat MW W gigawat GW W ENERGIA MECHANICZNA ENERGIA KINETYCZNA (związana z ruchem ciała) m V 1 mv ENERGIA POTENCJALNA GRAWITACJI (CIĘŻKOŚCI) (związana z oddziaływaniem grawitacyjnym Ziemia ciało) Ek E mgh pc h m ZWIĄZEK PRACY I ENERGII E W Ciało wykona tyle pracy (W), ile energii zgromadzi ( E). ZASADA ZACHOWANIA ENERGII MECHANICZNEJ E c = constans, E k + E pc = constans h m V 0 1 E E pc1 k1 mgh 0 Podczas spadku swobodnego: wysokość (h) maleje energia potencjalna ciężkości (E pc ) maleje prędkość (V) rośnie energia kinetyczna (E k ) rośnie Zatem podczas spadku swobodnego energia potencjalna ciężkości ciała zostaje przekształcona w energię kinetyczną, natomiast energia całkowita ciała (E c ) pozostaje niezmieniona (czyli stała). V E E pc k 0 1 mv E c = constans E k + E pc = constans E k1 + E pc1 = E k + E pc 1 0 mgh 0 mv Strona z 1

3 MASZYNY PROSTE DŹWIGNIA JEDNOSTRONNA DŹWIGNIA DWUSTRONNA BLOCZEK NIERUCHOMY BLOCZEK RUCHOMY KOŁOWRÓT r r 1 r 1 r F F r 1 F F 1 r F 1 F F F 1 F 1 F 1 F 1 r 1 = F r F 1 r 1 = F r F 1 = F F = 1 F1 F 1 r 1 = F r Strona 3 z 1

4 ZADANIA POWTÓRZENIOWE Zadanie 1. Cztery jednakowe klocki o równych masach podniesiono na taką samą wysokość. Na rysunku przedstawiono tory ruchu klocków. Porównaj pracę wykonaną przy podniesieniu każdego z klocków. Zadanie. Oblicz pracę, jaką wykona robotnik, przesuwając po podłodze drewnianą skrzynię na odległość 0 m, działając: siłą o stałej wartości 40 N. siłą o rosnącej wartości od 0 N do 40 N. Zadanie 3. Opory ruchu działające na pewien rower mają wartość 50 N. Oblicz pracę, jaką wykonał rowerzysta, który przejechał na tym rowerze km ruchem jednostajnym. Strona 4 z 1

5 Zadanie 4. Dźwig budowlany, podnosząc 100 cegieł o masie,5 kg każda, wykonał pracę J. Oblicz, na jaką wysokość zostały podniesione cegły. Przyjmujemy, że g=10 m/s. Zadanie 5. Oblicz pracę, jaką wykonuje chłopiec, naciskając na ścianę siłą o wartości 50 N w czasie 5 s. Zadanie 6. Zaznacz w tabeli znakiem +, kiedy w sensie fizycznym została wykonana praca. Chłopiec ciągnie skrzynię po podłodze. Człowiek pcha wieżowiec. Uczeń podniósł tornister nad ławkę, a następnie położył w tym samy miejscu. Siłacz podnosi i odrzuca ciężary. Zadanie 7. Pracę przedstawiamy graficznie jako pole figury zawarte między wykresem zależności siły od drogi, a osią drogi. Oszacuj z wykresu, ile wynosi praca, jaką wykonały siły F 1 i F na odcinku 40 m. Uzasadnij swój wybór odpowiednimi obliczeniami. Strona 5 z 1

6 Zadanie 8. Bijak kafaru podniesiono na pewną wysokość, wykonując przy tym pracę J. Odpowiedz na poniższe pytania zapisując obliczenia. O ile wzrosła energia bijaka? Jaką pracę może wykonać ten bijak, wracając do stanu początkowego? Jaką siłą bijak wbija pal w ziemię, wciskając go na głębokość 0, m? Zadanie 9. Oblicz energię kinetyczną kamienia o masie 0,5 kg poruszającego się z szybkością 3 s m. Zadanie 10. Oblicz energię potencjalną ciężkości, jaką posiada skoczek narciarski o masie 80 kg stojący na rozbiegu skoczni narciarskiej, umieszczonym o 50 m powyżej miejsca lądowania. Strona 6 z 1

7 km Zadanie 11. Samochód o masie 800 kg, jadący z prędkością 7 uderzył w betonowy h mur. Oblicz pracę, jaka została wykonana w czasie zderzenia samochodu z murem. Zadanie 1. Oblicz pracę, jaką może wykonać kula o masie 5 kg spadająca na Ziemię z wysokości 3 m wbijając gwóźdź. Zadanie 13. W chwilę po starcie szybkość biegacza wzrosła od 0,5 s m do s m. Oblicz, ile razy wzrosła jego energia kinetyczna. Zadanie 14. Oblicz masę wody, która spadając z wysokości 10 m wprawia w ruch turbinę wodną, wykonując przy tym pracę J. Strona 7 z 1

8 Zadanie 15. Wyjaśnij, dlaczego podczas spadania ciała z pewnej wysokości energia mechaniczna nie ulega zmianie. Zadanie 16. Oblicz wysokość, na jaką wzniosło się ciało wyrzucone pionowo do góry z prędkością 3 s m. Opór powietrza zaniedbujemy. Zadanie 17. Oblicz wartość prędkości, z jaką uderzy w ziemię ciało upuszczone swobodnie z wysokości 4 m. Opór powietrza zaniedbujemy. Zadanie 18. Z wysokości 5 m nad powierzchnią Ziemi spada swobodnie kulka o masie 0,1 kg. Oblicz energię kinetyczną tej kulki w chwili, gdy jej energia potencjalna wynosi J. Opór powietrza zaniedbujemy. Strona 8 z 1

9 Zadanie 19. Piłkę rzucono pionowo w dół prędkością s m z wysokości 50 cm. Oblicz, na jaką wysokość odbije się piłka po sprężystym odbiciu od twardej, płaskiej powierzchni. Opór powietrza zaniedbujemy. Zadanie 0. Na poniższym wykresie przedstawiono zależność pracy od czasu dla dwóch różnych urządzeń A i B. Które z urządzeń pracuje z większą mocą? Uzasadnij swój wybór. W [J] 600 A B t [s] Strona 9 z 1

10 Zadanie 1. Oblicz pracę, jaką wykona silnik elektryczny o mocy kw w czasie 0 minut. Zadanie. Uczeń, którego ciężar wynosi 0,5 kn wchodzi po schodach na wysokość 10 m w czasie 0 s. Oblicz moc mięśni ucznia. Zadanie 3. Oblicz moc, jaką rozwija silnik samochodu poruszającego się ze stałą prędkością 7 km/h, aby pokonać siły oporu ruchu o wartości 7 N. Zadanie 4. Uzupełnij zdania wpisując rodzaje energii: wewnętrzna, elektryczna, mechaniczna, chemiczna Podczas pracy silnika samochód jedzie do przodu - energia.. zamienia się w energię... Podczas pracy wiertarki elektrycznej wiertło się rozgrzewa - energia.. zamienia się w energię... Strona 10 z 1

11 Zadanie 5. Ciało podniesione na wysokość 6 m zwiększyło swoją energię potencjalną ciężkości o 10 J. Oblicz ciężar i masę tego ciała. Zadanie 6. Pewne ciało ma energię kinetyczną równą 180 kj. Napisz, jaka będzie jego energia kinetyczna, gdy jego: masę zmniejszymy 3-krotnie, prędkość zwiększymy 3-krotnie. Zadanie 7. Napisz, jak i ilu krotnie zmieni się droga hamowania samochodu, jeżeli jego prędkość początkową zmniejszymy 4-krotnie. Zadanie 8. W domu włączone są do sieci elektrycznej urządzenia: telewizor o mocy 3000 W i dwie żarówki o mocy 40 W każda. Oblicz, ile kilowatogodzin energii elektrycznej zużyją te urządzenia w ciągu 1 minuty. Strona 11 z 1

12 Zadanie 9. Oblicz wartość siły, jaką należy przyłożyć w miejscu zaznaczonym pogrubioną kreską, aby dźwignia była w równowadze. W którą stronę ta siła powinna działać? Siła oznaczona strzałką na rysunku ma wartość 5 N. a) b) Zadanie 30. Do poniższych przykładów maszyn prostych dopisz rodzaj dźwigni (jednostronna lub dwustronna). nożyczki dźwignia taczka dźwignia dziadek do orzechów dźwignia Zadanie 31. Uzupełnij zdanie. Nożyce do cięcia blachy muszą mieć rączki i ostrze. długie / krótkie długie / krótkie Zadanie 3. Oblicz wartość siły (F ), jaką należy przyłożyć do ramienia kołowrotu (r ) o długości 60 cm, aby utrzymać go w równowadze wiedząc, że do belki kołowrotu o promieniu (r 1 ) długości 10 cm zaczepiono ciało o masie (m) równej 1 kg. r r 1 F m F 1 Strona 1 z 1