PRACA. MOC. ENERGIA. 1/20

Transkrypt

1 PRACA. MOC. ENERGIA. 1/20

2 Czym jest energia? Większość zjawisk w przyrodzie związana jest z przemianami energii. Energia może zostać przekazana od jednego ciała do drugiego lub ulec przemianie z jednej formy w drugą. 2/20

3 Praca mechaniczna Siła działająca na ciało wykonuje pracę, gdy: podczas działania tej siły następuje przemieszczenie ciała lub jego odkształcenie, kierunki siły i przemieszczenia ciała nie są do siebie prostopadłe. 3/20

4 Definicja pracy mechanicznej Gdy ciało przesuwa się po linii prostej, pracą nazywamy iloczyn wartości siły działającej na ciało i wartości jego przemieszczenia: W F s Wzór ten możemy stosować, gdy: Wartość działającej na ciało siły jest stała podczas jego przesuwania, Zwrot siły jest zgodny ze zwrotem przemieszczenia. 4/20

5 Praca mechaniczna - wykres Wykres zależności wartości siły od wartości przemieszczenia. Pracę obliczamy jak pole żółtego prostokąta. 5/20

6 Praca mechaniczna - jednostka W F s Jednostką pracy jest dżul [ J ]. 1 J = 1 N 1 m Siła o kierunku prostopadłym do przemieszczenia nie wykonuje pracy. F s W 0 6/20

7 Moc Moc danego urządzenia informuje nas o tym, jaką pracę wykonuje ono w czasie 1 sekundy. Mocą urządzenia nazywamy iloraz pracy i czasu, w którym została ona wykonana: P W t Gdzie: P moc W praca t czas 7/20

8 Moc - jednostka Jednostką mocy jest wat [ W ]. 1W 1J 1s Moc 1 W to w przybliżeniu moc naszych mięśni, jeśli podnosimy w czasie 1 s tabliczkę czekolady (100g) na wysokość 1 m. 8/20

9 Układ ciał. Układ ciał dwa lub więcej oddziałujących wzajemnie ciał. Siły wewnętrzne układu siły, którymi ciała tworzące układ działają na siebie wzajemnie. Siły zewnętrzne układu siły pochodzące od ciał spoza układu. 9/20

10 Energia mechaniczna Mówimy, że układ ciał jest zdolny do wykonania pracy, jeżeli posiada on energie mechaniczną. Przyrost energii mechanicznej układu ΔE jest równy pracy sił zewnętrznych, wykonanej nad tym układem: ΔE = W Wracając do poprzedniego stanu, układ może (kosztem swojej energii) wykonać pracę o takiej samej wartości. Jednostką energii jest dżul [ J ]. 10/20

11 Energia mechaniczna Energię mechaniczną dzielimy na: energię potencjalną (grawitacji i sprężystości), energię kinetyczną. Energia potencjalna ciała zależy od jego położenia względem drugiego ciała, z którym oddziałuje. Energia potencjalna grawitacji zmienia się gdy zmienia się odległość ciała od Ziemi. Energia potencjalna sprężystości jest związana z odkształceniem ciała. 11/20

12 Energia potencjalna Energię potencjalną grawitacji ciała o masie m umieszczonego na wysokości h nad tzw. poziomem zerowym obliczamy za pomocą wzoru: E p m g h g = 10 m/s 2 - przyspieszenie ziemskie 12/20

13 Energia kinetyczna Energię kinetyczna związana jest z ruchem ciała. Każde ciało, które w danym układzie odniesienia jest w ruchu, posiada w tym układzie energię kinetyczną. Energię kinetyczna obliczamy ze wzoru: E k 1 2 m v 2 m masa ciała v szybkość ciała 13/20

14 Energia kinetyczna Energia kinetyczna nie zależy od kierunku i zwrotu prędkości ciała. E k ~ v 2 v 2 razy v 3 razy E k 4 razy E k 9 razy 14/20

15 Zasada zachowania energii Zasada zachowania energii: Jeśli ciała układu oddziałują na siebie tylko siłami grawitacyjnymi lub sprężystości, a siła zewnętrzna nie wykonuje nad nim pracy, to całkowita energia mechaniczna czyli suma energii potencjalnej i kinetycznej tego układu, nie ulega zmianie. E C E p E k const 15/20

16 Zasada zachowania energii mgh mgh mv mv 2 16/20

17 Sprawność Zasada zachowania energii mechanicznej nie jest w praktyce spełniona. Przyczyny: siły oporu i tarcie. Pojawia się inny rodzaj energii. Sprawność maszyny obliczamy ze wzoru: gdzie: W 100% E sprawność W praca użyteczna wykonana przez maszynę E energia dostarczona maszynie 17/20

18 Maszyny proste Maszyny proste ułatwiają wykonywanie pracy przez zastąpienie jednej siły inną (o innej wartości, kierunku, zwrocie lub punkcie przyłożenia). 18/20

19 Dźwignia dwustronna Warunek równowagi dźwigni dwustronnej: F r F r 1 r 1 r F 1 F 2 r długość ramienia siły F działająca siła (ciężar ciała) DOŚWIADCZENIE OBOWIĄZKOWE: Wyznaczanie masy ciała za pomocą dźwigni dwustronnej, innego ciała o znanej masie i linijki. 19/20

20 Praca Praca wykonana za pomocą dźwigni jest taka sama jak bez jej użycia (działamy siłą o mniejszej wartości, ale na dłuższej drodze) 20/20