» » » Понятие об энергии мех. системы

Презентация на тему Понятие об энергии мех. системы

tapinapura

Презентацию на тему Понятие об энергии мех. системы можно скачать абсолютно бесплатно на нашем сайте. Предмет презентации : Физика. Красочные слайды и илюстрации помогут вам заинтересовать своих одноклассников или аудиторию. Для просмотра содержимого презентации воспользуйтесь плеером, или если вы хотите скачать презентацию - нажмите на соответствующий текст под плеером. Презентация содержит 15 слайдов.

скачать презентацию

Слайды презентации

Слайд 1: Презентация Понятие об энергии мех. системы
Слайд 1

ПОНЯТИЕ ОБ ЭНЕРГИИ МЕХ. СИСТЕМЫ

Импульс - мера поступат. дв. тела. Но он не может служить универсальной мерой для всех форм дв.

Напр., при равномерн. прямолин. дв. с трением, импульс тела остается пост. и никак не хар-ет кол-во выделившейся теплоты при трении.

Единой (универсальной) мерой различ. форм дв. служит физ. вел., наз. энергией. С различ. формами дв. материи связывают различ. формы эн.: мех-кую, тепл., э-магн., ядерн., внутр. и др.

В одних явл. форма дв. материи не измен. (напр., горячее тело нагревает холодное), в других – переходит в иную форму (напр., в результате трения эн. мех. дв. → в тепловую).

При этом существенно, что во всех случаях энергия, отданная (в той или иной форме) одним телом другому телу, равна энергии, полученной др. телом.

Слайд 2: Презентация Понятие об энергии мех. системы
Слайд 2

МЕХАНИЧЕСКАЯ РАБОТА

Изменение мех. дв. и эн. тела происходит в процессе силового вз-вия этого тела с другими телами. Для колич. хар-ки процесса обмена энергией м-у вз-ющими телами, в мех. вводится понятие работы, соверш. силой.

Если тело дв.прямолин.и на него дейст. сила ? , к-рая сост. угол α с направл. перемещ., то ?соверш. этой силой, равна:

?=??????= ? ? ∙? (1), здесьобозн.: ? ? =? ? −проекция силы ? на направл.дв.

Работа = 0 в 2-х случаях: Если действие ? есть, но точка не дв.: ?=0 ⇒ А=0 Если?= 90 о ( ? ⊥ ? )⇒ А=0

Если?0 ⇒ ? ? cовпадает по напр. ? (Рис.1) Если?> 90 о ⇒ А

Слайд 3: Презентация Понятие об энергии мех. системы
Слайд 3

ПРИМЕРЫ, КОГДА МЕХ. РАБОТА РАВНА НУЛЮ.

1. Работа силы тяжести при перемещении тела по горизонтальной плоскости.

2. Сила заставляет дв-ся тело равномерно по окружности. (эта сила направлена по радиусу к центру окружности, ⇒в )в любой точке ⊥ перемещению).

3. Сила натяжения нити, к к-рой привязано тело совершаемое равномерное дв. по окружности.

4. Сила всемирного тяготения (под действием этой силы исскуссвенные спутники Земли дв-ся по круговым орбитам.)

Слайд 4: Презентация Понятие об энергии мех. системы
Слайд 4

В общ. случ. ? может измен. по мод. и напр., а тело м-т дв. произвольн. обр. (рис.2) и ф-лой (1) нельзя поль-ся.

В этом сл. путь разбив. на

??=???????

На рис.3: завис-тьпроек. силы ? ? от пути ?. Полная ? на всем пути от ? 1 до ? 2 :

?= ? 1 ? 2 ? ?? ∙?? (2)

Для выч. ∫ нужно знать зав-сть ? ? =? ? . Графически площадь под кривой и будет искомой работой.

Для прямолин. дв.и ? =?????получим (1): ?=? ? 1 ? 2 ?????? =????? ? 1 ? 2 ??=?????? , где?= ? 1 ? 2 -путь ?0−движущая с.,?> 90 ? ⇒ ? – сила сопрот.

Слайд 5: Презентация Понятие об энергии мех. системы
Слайд 5

КОНСЕРВАТИВНЫЕ СИЛЫ

Силы, действ. на тело, м.б.: -консерват. (потенциальные) – А этой ? при перемещ. м.т. ≁ от вида траект. (формы пути) (Рис.4). -неконсерват. – не удовлетв. этому усл-ю (условие (3))

? 1В2 = ? 1С2 = ? 12

Если тело дв.вобрат.напр., ? 12 = −? 21 ⇒ противоп. измен. направл. дв. по траек. вызывает изменение знака работы.

При дв. м.т. по замкн. траект. ?конс. силы =0 (напр. поднятие и опуск.груза)⇒из рис.4:

? 1В2С1 = ? ? ?? = ? 1В2 + ? 1С2 =0 (3)

Консер.силы: силы гравитац. вз-вия, с. упр., эл-стат с. Неконсер.силы: силы трения и сопрот.

Поле, в к-ром дейст. консер. силы, наз. потенциальным.

Слайд 6: Презентация Понятие об энергии мех. системы
Слайд 6

МОЩНОСТЬ. КПД.

Чтобы охарак-вать скорость соверш. работы, вводят понятие мощности (работа, совершаемая в ед.времени):

?= ? ? (4)Вт= Дж с

Если тело дв. пост. ск-тью под действием силы ?, то можно записать:

?= ? ? = ? ? ∙? ? = ? ? ∙? (5)

В случае переменной мощности, когда за

?= lim ∆?→0 ∆? ∆? = ?? ??

(6)Мгн.? = производ? по ?

Каждая машина потребляет>? чем отдает ( из за трения, сопрот. воздуха, нагрев.и т.д.).

КПД машины: η= ? отд ? подв = ? полезн ? общ (7)

Слайд 7: Презентация Понятие об энергии мех. системы
Слайд 7

КИНЕТИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ

Рассм. случай, когда м.т. дв. из точки 1 в т. 2 под действ. приложенных к ней сил.

1 2 ? ? ? Рис.8

Причем силы, дейст. на м.т., могут иметь разную природу, т.е. м. б. консерв-ми и неконс. Ур. дв. в этом случае:

? ? ? ?? = ? (8) ,где

? = ? конс +∑ ? неконс

(8) ⇒ ?? ? = ? ?? (9)

Умножим скалярно ур. (9) на ? и про-∫от точки1 до т. 2:

? ? ? ? = ? ? ??⇒ 1 2 ? ? ? ? = 1 2 ? ? ?? (10)

Учитываем ? ??=? ? , ⇒∫в правой части (10) представляет собой работу всех сил, на участке 1-2: (11)

1 2 ? ? ? ? = 1 2 ? ? ? = 1 2 ?? ⇒ ? 12 =? 1 2 ???= ? ? 2 2 = ? ? 2 2 2 − ? ? 1 2 2

Слайд 8: Презентация Понятие об энергии мех. системы
Слайд 8

Величина ? ? 2 2 = ? к (12)называется кинетической энергией материальной точки.

Т. о. ? к м.т. – это энергия, которой обладает эта точка вследствие своего движения. ? к ∼от скорости и массы.

Из полученного выражения(11) ⇒ что работа всех сил, действующих на м. т. на участке траектории1-2 равна изменению ее ? к на этом участке.

Итак, чтобы заставить тело двигаться с опр. ск-тью, нужно совершить работу.Эта работа запасается в виде ? к тела.

В разных ИСО, дв-сядруг относительно друга, скорость тела, а следовательно, и его ? к будут неодинаковы.

Т. о., ? к ∼от выбора системы отсчета.

К изменению ? к приводит изм. велич. ск. от ? 1 до ? 2 : ∆ ? к = ? ? 2 2 2 − ? ? 1 2 2

? к ? 1 ? 2 ∆ ? к ? к ∼ ? 2 { Рис.9

Слайд 9: Презентация Понятие об энергии мех. системы
Слайд 9

ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ

Потенциальная энергия – это мех. эн. системы тел, опр-мая их взаимным расположением и характером сил вз-вия между ними.

Чтобы ↑ расстояние тела массой ?от ц. Земли на высоту ∆ℎ(поднять тело), над ним следует совершить работупротив силы тяжести ? т (к-рая запасается в виде пот. эн.):

?=− ℎ 1 ℎ 2 ? т ?ℎ

Знак минус перед ∫:сила ? т направлена в сторону противоположную изменениюℎ

Проинтегрируем это выражение: ?=− ℎ 1 ℎ 2 ? т ?ℎ=− ?? ℎ 2 −?? ℎ 1 =− ? п2 − ? п1 =−∆? (13)

Вел. ? п =??ℎ (14)- наз. пот.эн.тела поднятого на выс. ℎ

(13)⇒работа против силы тяжести = взятому с противоположным знаком изменению пот.энергии.

Слайд 10: Презентация Понятие об энергии мех. системы
Слайд 10

ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ

Рассмотрим процесс изменения состояния тела, поднятого на высотуℎ. При этом его пот. эн. ? п =??ℎ

Пусть тело начало своб. падать ( ? 0 =0). В момент достижения поверх. земли оно будет иметь скорость?= 2?ℎ и кинетич. энергию: ? к = ? ? 2 2 = ?2?ℎ 2 =??ℎ

Кин. эн. тела, упавшего с высоты ℎоказалась равной его пот. энергии, к-руюоно имело до начала падения. ⇒:

? ? 2 2 =??ℎ

В начале падения ? п =???,а ? к =0.На поверх. Землиℎ=0 ⇒ ? п =0т.е. пот. эн. переходит (превращается) в кин-ую. Т. о., при падении тела в системе тело-Земля кин. эн. возрастает и, следовательно, ее изменение ∆ ? к равное работе, имеет положительн. знак:?= ∆ ? к (14)

Слайд 11: Презентация Понятие об энергии мех. системы
Слайд 11

Потенциальная энергия - уменьшается, и, следовано, ее изменение имеет знак минус. Поэтому можем записать:

?= −∆ ? п (15)

Выч.: (14) - (15) ⇒ ∆ ? к −(−∆ ? п )=∆ ? к +∆ ? п =∆ ? к + ? п =0

Сумма ? к + ? п =?представляет собой полную энергию, и, следовательно,∆?=0⇒

?=????? (16)

Полная эн. ?замкнутой консерв. сист. остается пост. при всех, проис-щихв ней процессах и превращениях. Эн. может →из одних видов в др. (мех-кие, тепловые, и т.д.), но общее ее колич-во остается постоянным. Данное положение называют законом сохранения и превращения энергии.

Это - фундаментальный з.природы. Он явл-ся следствием однородности времени -инвариантности физ. законов относит-но выбора нач.отсчета времени.

Слайд 12: Презентация Понятие об энергии мех. системы
Слайд 12

Понятие о консервативных и диссипативных системах.

Мех. сист-ы, на тела к-рыхдейст-ют только конс.силы (внутр. и внешние), наз. конс. системами. В них полн. мех. эн. остается пост. Могут лишь происх-ть превращения ? к в ? п и обратно в эквив. колич-вах, так что полн. эн. ост-ся неизменной

Диссип. сист. – системы, в к-рых мех. эн. постепенно ↓ за счет преобр-ния в др. (немех-кие) формы эн.

В сист., дейст.неконс. силы, напр., силы тр., полная мех.эн. не сохр-ся, однако при «исчезновении» мех. эн. всегда возникает эквив. кол-во эн. др. вида.

Т.о. эн. никогда не исчезает и не появляется вновь, она лишь превр-ся из одного вида в другой. В этом и заключается физ. сущность ЗС и превр. эн. -сущность неуничтожимости материи и ее движения.

Слайд 13: Презентация Понятие об энергии мех. системы
Слайд 13

СВЯЗЬ МЕЖДУ ПОТЕНЦ. ЭНЕРГ-ЕЙ И СИЛОЙ.

Каждой т. пот. поля соответ-ет, с одной стороны некотор. знач. силы ? , дейст-щей на тело, и с др. стороны некот. знач. ? п .⇒ м-у ? и ? п должна сущ. опр. связь.

Для этого вычис. эл-тарную ? сил поля при ??= ? ? ??

?= −∆ ? п ⇒??=−? ? п

? ? ??=−? ? п ⇒ ? ? = −? ? п ?? ⇒ ? ? = −∆ ? п ∆? - ср. знач. на отрезке ∆?

Чтобы получить ? ? в точке, нужно перейти к пределу:

? ? = − lim ∆?→0 ∆ ? п ∆?

Т.к. ? п может измен. не только вдоль оси ?,но и вдоль других направл., предел в этой формуле представляет собой так называемую частную производную от ? п по ?:

? ? =− ? ? п ??

Слайд 14: Презентация Понятие об энергии мех. системы
Слайд 14

Это соотн. справедливо для любого направл. в простр-ве , в частности и для направл. декарт. коорд. осей х, у, z:

? ? =− ? ? п ?? , ? ? =− ? ? п ?? , ? ? =− ? ? п ?? (17)

? =−( ? ? п ?? ? + ? ? п ?? ? + ? ? п ?? ? ) (19)

Известно, что для нахожд. вектора по его проекциям необходимо каждую из проекции умножить на ед. век. соотв. оси и затем сложить полченные векторы:

? = ? ? ? + ? ? ? + ? ? ? (18), или с учетом(17):

Векторная величина, стоящая в скобках, наз. градиентом потенц. эн., и обозн-ся???? ? п или ? ? п . Т.о.

? =−???? ? п (20)

⇒ сила равна градиенту потенциальной энергии, взятого с обратным знаком.

Слайд 15: Презентация Понятие об энергии мех. системы
Слайд 15

Градиент пот. энергии ? п −это вектор, указывающий направление наиболее быстрого возрастания ? п и численно = изменению ? п на единицу длины.

А направление вектора ? в каждой точке потенциального поля указывает направление, в к-ром ? п наибольшей быстотой убывает.

(Производная ? ? п ?? выражает быстроту изменения ? п вдоль оси ?.)

Список похожих презентаций

  • Яндекс.Метрика
  • Рейтинг@Mail.ru