Презентация "Законы сохранения в механике"

Мощность

• Мощность N это физическая величина, равная отношению работы A к промежутку времени t, в течение которого совершена эта работа:
• В Международной системе (СИ) единица мощности называется ватт ( Вт )

Кинетическая энергия

• Кинетическая энергия – это энергия движения.
• Физическая величина, равная половине произведения массы тела на квадрат его скорости , называется кинетической энергией тела :
• Теорема о кинетической энергии : работа приложенной к телу равнодействующей силы равна изменению его кинетической энергии:
• Если тело движется со скоростью v , то для его полной остановки необходимо совершить работу

Груз массой 1 кг под действием силы 50 Н, направленной вертикально вверх, поднимается на высоту 3 м. Изменение кинетической энергии груза при этом равно

• 30 Дж
• 120 Дж
• 150 Дж
• 180 Дж

Потенциальная энергия

• Потенциальная энергия - энергии взаимодействия тел
• Потенциальная энергия определяется взаимным положением тел (например, положением тела относительно поверхности Земли).
• Силы, работа которых не зависит от траектории движения тела и определяется только начальным и конечным положениями называются консервативными .
• Работа консервативных сил на замкнутой траектории равна нулю.
• Свойством консервативности обладают сила тяжести и сила упругости . Для этих сил можно ввести понятие потенциальной энергии.
• Сила трения не является консервативной. Работа силы трения зависит от длины пути .

• Работа силы тяжести:
• Когда какое-нибудь тело опускается , сила тяжести производит работу .
• Работа силы тяжести равна изменению потенциальной энергии тела , взятому с противоположным знаком.
• Работа силы тяжести не зависит от формы траектории
• Работа силы тяжести не зависит от выбора нулевого уровня .

• Работа силы упругости:
• Для того, чтобы растянуть пружину, к ней нужно приложить внешнюю силу модуль которой пропорционален удлинению пружины
• Зависимость модуля внешней силы от координаты x изображается на графике прямой линией
• Потенциальная энергия упруго деформированного тела равна работе силы упругости при переходе из данного состояния в состояние с нулевой деформацией.

Груз, прикрепленный к пружине жесткостью 40   Н/м, совершает вынужденные колебания. Зависимость амплитуды этих колебаний от частоты воздействия вынуждающей силы представлена на рисунке. Определите полную энергию колебаний груза при резонансе.

• 10 – 1 Дж
• 5  10 – 2 Дж
• 1,25  10 – 2 Дж
• 2  10 – 3 Дж

Закон сохранения механической энергии

• Сумма кинетической и потенциальной энергии тел , составляющих замкнутую систему и взаимодействующих между собой силами тяготения и силами упругости, остается неизменной .
• Сумму E = E k  + E p называют полной механической энергией
• Если между телами, составляющими замкнутую систему, действуют силы трения , то механическая энергия не сохраняется . Часть механической энергии превращается во внутреннюю энергию тел ( нагревание ).
• Закон сохранения и превращения энергии: при любых физических взаимодействиях энергия не возникает и не исчезает. Она лишь превращается из одной формы в другую.

Пластилиновый шар массой 0,1 кг имеет скорость 1 м/с. Он налетает на неподвижную тележку массой 0,1 кг, прикрепленную к пружине, и прилипает к тележке (см. рисунок). Чему равна полная механическая энергия системы при ее дальнейших колебаниях? Трением пренебречь.

• 0,1 Дж
• 0,5 Дж
• 0,05 Дж
• 0,025 Дж

Законы сохранения: Закон сохранения механической энергии и закон сохранения импульса позволяют находить решения для ударного взаимодействия тел.

• Абсолютно неупругим ударом называют такое ударное взаимодействие, при котором тела соединяются (слипаются) друг с другом и движутся дальше как одно тело.

• Неупругий удар (тело" прилипает " к стенке):

• Абсолютно упругим ударом называется столкновение, при котором сохраняется механическая энергия системы тел.
• Абсолютно упругий удар (тело отскакивает с прежней по величине скоростью )
• Если на систему тел не действуют внешние силы со стороны других тел, такая система называется замкнутой;

Абсолютно упругий удар

До удара

После удара

Закон сохранения импульса

Закон сохранения энергии

Неупругий удар

До удара

После удара

Закон сохранения импульса

Закон сохранения энергии

Два пластилиновых шарика массами m 1 = 0,1 кг и m 2 = 0,2 кг летят навстречу друг другу со скоростями v 1 = 20 м/с и v 2 = 10 м/с. Столкнувшись, они слипаются. На сколько изменилась внутренняя энергия шариков при столкновении?

• 19 Дж
• 20 Дж
• 40 Дж
• 30 Дж

КПД механизма

• Отношение полезной работы к затраченной взятое в процентах и называется коэффициентом полезного действия - КПД .

Для того, чтобы уменьшить кинетическую энергию тела в 2 раза, надо скорость тела уменьшить в

С балкона высотой h = 3 м на землю упал предмет массой m = 2 кг. Изменение энергии его тяготения к Земле при этом равно . . .

• 6 Дж.
• 60 Дж.
• 20 Дж.
• 20/3 Дж.

Мужчина достает воду из колодца глубиной 10 м. Масса ведра 1,5 кг, масса воды в ведре 10 кг. Какую работу совершает мужчина?

• 1150 Дж
• 1300 Дж
• 1000 Дж
• 850 Дж

Задача (ПУ) : Летящая горизонтально со скоростью 20 м/с пластилиновая пуля массой 9г попадает в груз, неподвижно висящий на нити длиной 40 см, в результате чего груз с прилипшей к нему пулей начинает совершать колебания. Максимальный угол отклонения нити от вертикали при этом равен 60 ᵒ . Какова масса груза?

Мальчик массой 50 кг, стоя на очень гладком льду, бросает груз массой 8 кг под углом 60 о к горизонту со скоростью 5 м/с. Какую скорость приобретет мальчик?

• 5,8 м/с
• 1,36 м/с
• 0,8 м/с
• 0,4 м/с

. Скорость брошенного мяча непосредственно перед ударом о стену была вдвое больше его скорости сразу после удара. При ударе выделилось количество теплоты, равное 15 Дж. Найдите кинетическую энергию мяча перед ударом.

• 5 Дж
• 15 Дж
• 20 Дж
• 30 Дж

Шары одинаковой массы движутся так, как показано на рисунке, и абсолютно неупруго соударяются. Как будет направлен импульс шаров после соударения?

решение

Гиря падает на землю и ударяется о препятствие. Скорость гири перед ударом равна 140 м/с. Какова была температура гири перед ударом, если после удара температура повысилась до 1000С? Считать, что все количество теплоты, выделяемое при ударе, поглощается гирей. Удельная теплоемкость гири равна 140 Дж/(кг· 0 С).

Задачи высокого уровня

Задача (ВУ): Снаряд массой 2 m разрывается в полете на две равные части, одна из которых продолжает движение по направлению движения заряда, а другая – в противоположную сторону. В момент разрыва суммарная кинетическая энергия осколков увеличивается за счет энергии взрыва на величину ∆ Е. Модуль скорости осколка, движущегося по направлению движения снаряда, равен ῡ 1 , а модуль скорости второго осколка равен ῡ 2 . Найдите ∆Е.

Задача (ВУ): На гладкой горизонтальной поверхности покоится брусок массой 60 г, прикрепленный к концу легкой пружины жесткости К=40 Н/м. Другой конец пружины закреплен неподвижно. В брусок попадает пластилиновый шарик массой 40 г, летящий горизонтально со скоростью 2 м/с. После удара брусок с прилипшим к нему шариком движется поступательно вдоль оси пружины. Каково максимальное сжатие пружины?