Презентация на тему "Механическая работа и энергия"

Содержание

• 
  Слайд 1

  Механическая работа и энергия:

  • кинетическая энергия и механическая работа • работа силы тяжести и потенциальная энергия • закон сохранения механической энергии

• 
  Слайд 2

  Механическая энергия и работа.

  Начнём путь к ещё одному закону сохранения. Необходимо ввести несколько новых понятий так, чтобы они не показались вам свалившимися «с потолка», а отражали живую мысль людей, указавших впервые на полезность и смысл новых понятий. Начнём. Решим с помощью законов Ньютона задачу: тело массой m совершает движение с ускорением под действием трёх сил, указанных на рисунке. Определить скорость  в конце пути S. F 3 F 1 F 2   х

• 
  Слайд 3

  Запишем второй закон Ньютона:

  F1 + F2 + F3 = m×а, в проекции на ось ОХ: F1cos­ F3 = m×а F1cos ­ F3 = m ×(υ²–υо²) 2S F1S cos ­ F3S = mυ²–mυо² 22 F 3 F 1 F 2 u o a х

• 
  Слайд 4
  

  mυ²В правой части стоит изменение величины 2 обозначим её Еки назовём кинетической энергией: F1S cos F3S = ΕкΕко=ΔΕк В левой части выражение, показывающее, как силы F1, F2иF3влияли на изменение ΔΕк кинетической энергии. Влияли, да не все! Сила F2на ΔΕкне влияла. Сила F1 увеличила ΔΕкна величину F1S cos. Сила F3, направленная под углом °к перемещению, уменьшила ΔΕкна величину  F3S.

  F1S cos ­ F3S = mυ²– mυо² 22 Обсудим полученный результат.

• 
  Слайд 5
  

  Влияние всех сил на изменение ΔΕк можно описать единым образом, если ввести величину A=Fscosα , называемую механической работой: А1= F1S cos, A2= F2S cos90°=0, A3 = F3S cos180°=F3S, а вместе A1 + A2 + A3= Ek  Eko или: изменение кинетической энергии тела равно работе сил, действующих на тело. Полученное выражение – теорема о кинетической энергии: ΣA=ΔΕk. [Ek]=1Дж [A]=1Дж

• 
  Слайд 6
  

  За единицу работы выбран 1 Дж (джоуль): это работа силы в 1 Н на пути в 1 м при условии, что угол между силой и перемещением α = 0.

  Обратите внимание, что Ekи А – скалярные величины! Закрепим сведения о новых понятиях. У какого из тел больше кинетическая энергия: у спокойно идущего человека или летящей пули? Скорость автомобиля возросла вдвое (втрое). Во сколько раз изменилась его кинетическая энергия? При каких из перечисленных движений кинетическая энергия тел изменяется: РПД, РУД, РДО? Выразите кинетическую энергию через модуль импульса тела и модуль импульса через кинетическую энергию.

• 
  Слайд 7

  Ответы и решения.

  3) РУД υ=υ0+at υ ( модуль скорости возрастает),m=const  . Модуль импульс тела: Кинетическая энергия: Работа величина скалярная, выражается числом. А 0, если 0≤90°; А0, если 90°   ≤ 180°. Если сила действует на тело под углом 90° к направлению мгновенной скорости, скажем, сила тяжести при движении спутника по круговой орбите или сила упругости при вращении тела на нити. А=Fs cos90 °=0. По теореме 0 = Ек – Еко Ек = Еко сила не изменяет скорость!!!

• 
  Слайд 8

  Есть ли на рисунке тела, обладающие одинаковой кинетической энергией?

  1 5 3 5 3 2 Е Г В Б А Д 5 3 2 2 5 5 Вспомним и об импульсе: есть ли на рисунке тела, обладающие одинаковым импульсом? Цифры в кружках означают массы тел, цифры рядом с вектором – скорости тел. Все величины (массы и скорости) выражены в единицах СИ. ИМПУЛЬС - ВЕКТОР!

• 
  Слайд 9
  

  Не сможете ли вы сказать по рисунку, какие силы увеличивают Ек тела, какие уменьшают?

  Укажите стрелкой направление скорости, такое, чтобы: А1 0, А2 0, А3  0; А1  0, А2  0, А3 =0; А1  0, А2  0, А3 =0; А1  0, А2  0, А3  0. 1 3 2 а b с Возможна ли такая комбинация знаков работ, для которой вообще нельзя подобрать направление скорости?

• 
  Слайд 10
  

  В каких случаях из приведённых ниже работа равнодействующей положительна, отрицательна, равна нулю: Автобус отходит от остановки, движется равномерно и прямолинейно, поворачивает с постоянной по модулю скоростью, подходит к остановке; Вы спускаетесь с горки; катаетесь на карусели, на качелях?

• 
  Слайд 11
  

  Понятие кинетической энергии ввёл впервые голландский физик и математик Христиан Гюйгенс, которого называл великим сам И.Ньютон. Изучая соударения упругих шаров, Гюйгенс пришёл к заключению: „При соударении двух тел сумма произведений из их величин на квадраты их скоростей остаётся неизменной до и после удара” («величин» – читай «масс»). С современных позиций открытие Гюйгенса не что иное, как частный случай проявления закона сохранения энергии. Гюйгенс, красавец из старинного рода, в котором «таланты, дворянство и богатство были наследственными», не только впервые определил кинетическую энергию, но и указал на векторный характер импульса. Он изобрёл маятниковые часы, выполнил ряд блестящих работ по математике, астрономии. «Прекрасно дисциплинированный гений… уважающий свои способности и стремящийся использовать их в полной мере».

• 
  Слайд 12
  

  В повседневности у нас постоянно существует необходимость изменять направление и модуль скорости различных тел(движение пальцев, век и др.). Чтобы изменить модуль скорости, необходимо совершить механическую работу:A=ΔΕk.Эту работу совершают ваши мышцы. Рассмотрим самое обычное явление – подъём по лестнице. Вы стоите на ступеньке, ставите ногу на следующую, напрягаете мышцы, возникает реакция опоры, компенсирующая силу , сила совершает положительную работу А0, скорость вашего тела возрастает: ΔΕk0, вы поднимаетесь на одну ступеньку. Одновременно сила тяжести совершает отрицательную работу, так как  =180°. Работа силы напряжения мышц должна быть хоть чуть-чуть, но больше работы силы тяжести (по модулю), иначе не удастся увеличить Εk.

• 
  Слайд 13
  

  АА , иначе не удастся увеличить кинетическую энергию Ек = А + А ,(А 0). Так как перемещение туловища под действием этих сил одинаково, то ясно, что  ,  и