Презентация "Механическая энергия" по физике – проект, доклад

МЕХАНИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ

ОГЛАВЛЕНИЕ

ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

Урок №1. Урок №2. Об авторе

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.

КИНЕТИЧЕСКАЯ ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ энергия движения

энергия взаимодействия

Так как в механике изучается движение тел и их взаимодействие, то

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 (υ0=0) в данное (υ≠0 ).

Определим кинетическую энергию тела, движущегося со скоростью υ

υ

Определим эту работу:

υ0=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.

Преобразуем это выражение:

Согласно II закону Ньютона:

Путь при равноускоренном движении:

, подставим вместо ускорения его значение

Так как ускорение при равноускоренном движении

Согласно IIзакону Ньютона:

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 (υ0=0) в данное (υ≠0 ).

Потенциальная энергия

Выберем уровень Земли за нулевой h0.

Определим потенциальную энергию взаимодействия тела с Землей на высоте h.

h h0

Нулевой уровень энергии – уровень, на котором энергия считается равной нулю.

Энергия - это работа которую, нужно совершить, чтобы перевести тело из нулевого состояния (h0=0) в данное (h).

Для равномерного подъема тела на высоту h к нему необходимо приложить силу F,

равную силе тяжести FТ

FТ

Под действием силы F тело начнет двигаться вверх, и пройдет путь h.

Энергия - это работа, которую нужно совершить, чтобы перевести тело из нулевого состояния (h0=0) в данное (h).

Определим работу силы F:

Так как , а путь Тогда работа

Отсюда потенциальная энергия:

Потенциальная энергия взаимодействия тела с Землей равна произведению массы тела, ускорения свободного падения и высоты, на которой оно находится.

Потенциальная энергия других взаимодействий рассчитывается по другим формулам.

Итак:

S1

Рассмотрим взаимосвязь энергии и работы

Для этого пустим шар массой m1 по наклонной плоскости с высоты h

Он будет обладать энергией E1

При ударе о цилиндр, шарик совершит работу А1 по перемещению цилиндра на расстояние S1 .

Пустим шар массой m2

При ударе о цилиндр, шарик совершит работу А2 по перемещению цилиндра на расстояние S2 .

Он будет обладать энергией Е2

S2

Так как m2

Так как S2

Следовательно: чем большей энергией обладает тело , тем большую работу оно может совершить.

пример

Урок №2

Мы познакомились с двумя видами механической энергии

Однако, в общем случае тело может обладать и кинетической, и потенциальной энергией одновременно.

Полной механической энергией

Их сумма

Это понятие было введено в 1847 г. немецким ученым Г. Гельмгольцем.

называется

Выясним, что происходит с полной механической энергией при движении тела.

Подбросим мяч вертикально вверх с некоторой скоростью υ.

Придав мячу скорость, мы сообщим ему кинетическую энергию,

а потенциальная энергия будет равна нулю.

По мере движения мяча вверх его скорость будет уменьшаться, а высота увеличиваться.

На максимальной высоте h мяч остановится (υ=0).

=0

Следовательно, и кинетическая энергия станет равной нулю,

а потенциальная энергия будет максимальна.

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,

а кинетическая энергия становится максимальна, так как скорость тела (υ) максимальна.

Итак, при возрастании кинетической энергии тела потенциальная энергия взаимодействия уменьшается.

И наоборот, при уменьшении кинетической энергии тела потенциальная энергия взаимодействия увеличивается.

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

Обозначим начальную энергию тела

, а конечную

Тогда закон сохранения энергии можно записать как

или

Предположим, что в начале движения скорость тела была равна υ0, а высота h0, тогда:

А в конце движения скорость тела стала равна υ, а высота h, тогда:

Примеры решения задач.

КИНЕТИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ

ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ

В оглавление

Камень массой 2 кг летит со скоростью 10 м/с. Чему равна кинетическая энергия камня?

Дано: υ= 10 м/с Ек – ? m= 2 кг Решение :

Кинетическая энергия камня

Подставим числовые значения величин и рассчитаем:

Ответ: 100 Дж.

Кирпич массой 4 кг лежит на высоте 5 м от поверхности земли. Чему равна потенциальная энергия кирпича?

h= 5 м ЕП – ? m= 4 кг

Потенциальная энергия кирпича

Ответ: 200 Дж.

Мяч бросают с земли вертикально вверх со скоростью 10 м/с. На какой высоте этот мяч будет иметь скорость, равную 6 м/с?

υ0= 10 м/с υ= 6 м/с h0= 0 h – ?

Согласно закону сохранения энергии:

Разделим правую и левую части равенства на произведение mg

Так как h0= 0 , то , отсюда Подставим данные: Ответ: h=3,2 м