МЕХАНИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ. ОГЛАВЛЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ МЕХАНИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ. - презентация

1 МЕХАНИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ

2 ОГЛАВЛЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ МЕХАНИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ Урок 1. Урок 2. Об авторе Об авторе

3 МЕХАНИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ Урок 1.

4 Энергия – это работа, которую может совершить тело при переходе из данного состояния в нулевое Термин энергия ввел в физику английский ученый Т. Юнг в 1807 г. В переводе с греческого слово энергия означает действие, деятельность.

5 МЕХАНИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ КИНЕТИЧЕСКАЯ ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ энергия движения энергия взаимодействия Так как в механике изучается движение тел и их взаимодействие, то

6 Кинетическая энергия Так как энергия – это работа, которую совершает тело при переходе из данного состояния в нулевое. Следовательно, энергия - это работа, которую нужно совершить, чтобы перевести тело из нулевого состояния ( υ 0 =0 ) в данное ( υ0 ). Определим кинетическую энергию тела, движущегося со скоростью υ υ υ 0 =0

7 Определим эту работу : υ υ 0 =0 S Чтобы тело изменило скорость к нему необходимо приложить силу F, при этом оно начнет двигаться равноускоренно, и пройдя путь S, При этом сила F совершит работу: F приобретет скорость υ.

8 Преобразуем это выражение : υυ 0 =0 S Согласно II закону Ньютона: Путь при равноускоренном движении: F, подставим вместо ускорения его значение Так как ускорение при равноускоренном движении

9 Преобразуем это выражение : υυ 0 =0 S Согласно IIзакону Ньютона: Путь при равноускоренном движении: F, подставим вместо ускорения его значение Так как ускорение при равноускоренном движении

10 υυ 0 =0 S F Кинетическая энергия движущегося тела равна половине произведения массы тела на квадрат его скорости. Энергия - это работа, которую нужно совершить, чтобы перевести тело из нулевого состояния ( υ 0 =0 ) в данное ( υ0 ).

11 Потенциальная энергия Выберем уровень Земли за нулевой h 0. Определим потенциальную энергию взаимодействия тела с Землей на высоте h. h h0h0 Нулевой уровень энергии – уровень, на котором энергия считается равной нулю.

12 Энергия - это работа которую, нужно совершить, чтобы перевести тело из нулевого состояния (h 0 =0 ) в данное (h). h h0h0 Для равномерного подъема тела на высоту h к нему необходимо приложить силу F, равную силе тяжести F Т FТFТ F Под действием силы F тело начнет двигаться вверх, и пройдет путь h.

13 Энергия - это работа, которую нужно совершить, чтобы перевести тело из нулевого состояния (h 0 =0 ) в данное (h). h Для равномерного подъема тела на высоту h к нему необходимо приложить силу F, равную силе тяжести F Т FТFТ F Под действием силы F тело начнет двигаться вверх, и пройдет путь h.

14 Энергия - это работа, которую нужно совершить, чтобы перевести тело из нулевого состояния (h 0 =0 ) в данное (h). h FТFТ F Определим работу силы F: Так как, а путь Тогда работа Отсюда потенциальная энергия:

15 Энергия - это работа, которую нужно совершить, чтобы перевести тело из нулевого состояния (h 0 =0 ) в данное (h). h FТFТ F Потенциальная энергия взаимодействия тела с Землей равна произведению массы тела, ускорения свободного падения и высоты, на которой оно находится.

16 Потенциальная энергия других взаимодействий рассчитывается по другим формулам.

17 МЕХАНИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ КИНЕТИЧЕСКАЯ ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ энергия движения энергия взаимодействия Итак:

18 h S1S1 Рассмотрим взаимосвязь энергии и работы Для этого пустим шар массой m 1 по наклонной плоскости с высоты h Он будет обладать энергией E 1 При ударе о цилиндр, шарик совершит работу А 1 по перемещению цилиндра на расстояние S 1.

19 h S1S1 Пустим шар массой m 2 < m 1 по наклонной плоскости с высоты h При ударе о цилиндр, шарик совершит работу А 2 по перемещению цилиндра на расстояние S 2. Он будет обладать энергией Е 2 S2S2

20 h S1S1 Так как m 2 < m 1, тогда E 2 < E 1. S2S2 Так как S 2 < S 1, тогда A 2 < A 1. Следовательно: чем большей энергией обладает тело, тем большую работу оно может совершить. пример

21 ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ Урок 2

22 МЕХАНИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ КИНЕТИЧЕСКАЯПОТЕНЦИАЛЬНАЯ энергия движения энергия взаимодействия Мы познакомились с двумя видами механической энергии Однако, в общем случае тело может обладать и кинетической, и потенциальной энергией одновременно.

23 Полной механической энергией Их сумма Это понятие было введено в 1847 г. немецким ученым Г. Гельмгольцем. называется

24 Выясним, что происходит с полной механической энергией при движении тела. Подбросим мяч вертикально вверх с некоторой скоростью υ. υ Придав мячу скорость, мы сообщим ему кинетическую энергию, а потенциальная энергия будет равна нулю.

25 По мере движения мяча вверх его скорость будет уменьшаться, а высота увеличиваться. На максимальной высоте h мяч остановится ( υ=0 ). υ =0 Следовательно, и кинетическая энергия станет равной нулю, а потенциальная энергия будет максимальна. h

26 После этого мяч, под действием силы тяжести, начнет падать вниз, его скорость будет увеличиваться, кинетическая энергия возрастать, а высота уменьшается. На поверхности Земли (h=0) потенциальная энергия превращается в ноль, υ а кинетическая энергия становится максимальна, так как скорость тела ( υ ) максимальна. h =0

27 υ h υυ h υ υ Итак, при возрастании кинетической энергии тела потенциальная энергия взаимодействия уменьшается.

28 υ h υυ =0 h υ υ И наоборот, при уменьшении кинетической энергии тела потенциальная энергия взаимодействия увеличивается.

29 Изучение свободного падения тел (в отсутствии сил трения и сопротивления) показывает, что всякое уменьшение одного вида энергии ведет к увеличению другого вида энергии. Полная механическая энергия тела, на которое не действуют силы трения и сопротивления, в процессе движения остается неизменной. ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ

30 Обозначим начальную энергию тела, а конечную Тогда закон сохранения энергии можно записать как или

31 Предположим, что в начале движения скорость тела была равна υ 0, а высота h 0, тогда: А в конце движения скорость тела стала равна υ, а высота h, тогда:

32 Полная механическая энергия тела, на которое не действуют силы трения и сопротивления, в процессе движения остается неизменной. пример

33 Примеры решения задач. КИНЕТИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ КИНЕТИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ В оглавление В оглавление

34 Камень массой 2 кг летит со скоростью 10 м/с. Чему равна кинетическая энергия камня? Дано: υ = 10 м/с Е к – ? m = 2 кг Решение : Кинетическая энергия камня Подставим числовые значения величин и рассчитаем: Ответ: 100 Дж.

35 Кирпич массой 4 кг лежит на высоте 5 м от поверхности земли. Чему равна потенциальная энергия кирпича? Дано: h= 5 м Е П – ? m = 4 кг Решение : Потенциальная энергия кирпича Подставим числовые значения величин и рассчитаем: Ответ: 200 Дж.

36 Мяч бросают с земли вертикально вверх со скоростью 10 м/с. На какой высоте этот мяч будет иметь скорость, равную 6 м/с? Дано: υ 0 = 10 м/с υ = 6 м/с h 0 = 0 h – ?

37 Решение : Дано: υ 0 = 10 м/с υ = 6 м/с h 0 = 0 h – ? Согласно закону сохранения энергии: Разделим правую и левую части равенства на произведение m g Так как h 0 = 0, то, отсюда Подставим данные: Ответ: h=3,2 м h υ0υ0 υ