Закон збереження механічної енергії.

Закон збереження механічної енергіїУрок фізики в 10 класі2021 рік. Мета. Вивчити закон збереження механічної енергії як основний закон природи

Енергія. Здатність тіла здійснювати роботу внаслідок зміни свого стану характеризується фізичною величиною, яка називається енергією (Е) Оскільки мірою зміни енергії є робота, то енергія вимірюється в тих самих одиницях, що й робота. Одиницею вимірювання енергії в системі СІ є Джоуль (1 Дж). Наприклад, якщо система здійснює додатну роботу в 1 Дж, енергія системи зменшується на 1 Дж.

Види механічної енергіїПотенціальна енергія — енергія фізичної системи, що виникає завдяки взаємодії між тілами, які складають систему, й зумовлена розташуванням тіл у просторі.потенціальна енергія піднятого вантажу : Ep=mghпотенціальна енергія деформованої пружини: Ep=kx²/2

Кінетична енергія. Енергія, яку тіло отримує внаслідок свого руху, називається кінетичною енергією Ek = mv²/2

Тіла можуть мати потенціальну і кінетичну енергію одночасно

Механічна енергія. Суму потенціальної та кінетичної енергій тіла називають механічною енергією. E = Ek + E p

Перетворення різних видів енергіїЯк показують спостереження й досліди, у механічних явищах потенціальна енергія може перетворюватися на кінетичну і навпаки. Машинки мають максимальну кінетичну енергію внизу доріжки. Коли вони починають підійматися кінетична енергія трансформується у потенціальну енергію.

Перетворення двох видів механічної енергії для тіла, що вільно падає( W –енергія)

Перетворення різних видів енергіїПеретворення потенціальної енергії деформованого пружини в кінетичну енергію візка

Перетворення потенціальної енергії деформованого пружини в кінетичну енергію візка

Закон збереження механічної енергіїЯкщо між тілами системи діють лише сили тяжіння і сили пружності, механічна енергія замкненої системи тіл зберігається: E = Ek + E p = const Виведення. A = Ek 2 − Ek1 A = − ( E p 2 − E p1 ) Ek 2 − Ek1 = − ( E p 2 − E p1 ) Ek1 + E p1 = Ek 2 + E p 2 .

Межі застосування. Сили взаємодії між тілами, для яких виконується закон збереження механічної енергії називаються консервативними силами. Закон збереження механічної енергії не виконується для сил тертя, оскільки за наявності сил тертя відбувається перетворення механічної енергії в теплову. Закон збереження енергії справедливий тільки для замкнених систем, тобто за умови відсутності зовнішніх полів чи взаємодій.

Історія відкриттяҐотфрід Вільгельм Лейбніц (01. 07.1646— 14 .11.1716) — провідний німецький філософ, логік, математик, фізик, мовознавець та дипломат. Встановив закон збереження енергії для механічних процесів у 1686 році.

Історія відкриття. Юліус Роберт фон Маєр (25 .11.1814 - 20 .03.1878)- німецький лікар та фізик. Встановив закон збереження енергії для немеханічних процесів у 1845 році.

Основний закон природи. Енергія не виникає з нічого і не зникає безслідно. Вона лише перетворюється із одного виду в інший або передається від одного тіла до іншого.

Механічна енергія( здатність тіла виконувати роботу),Е (Дж)Потенціальна енергія( енергія взаємодії),Ep. Піднятого тіла. Ep =mgh. Деформованого тіла. Ep =kx²/2 Теорема про потенціальну енергію. А = -(Ep1 – Ep2) = -ΔEp. Закон збереження механічної енергіїУ замкненій системі тіл, що взаємодіють консервативними силами , повна механічна енергія зберігається Е= Ер+Еk = Соnst. Кінетична енергія( енергія руху),Ek Ek = mv²/2 Теорема про кінетичну енергію. А=Ek 2-Ek 1=ΔEk

Робота машин. Машини виконують роботу за рахунок певної енергії внаслідок її перетворення. Види енергії: енергія згорання палива, енергія падаючої води, електрична енергія, ядерна енергія, енергія вітру, енергія світла … Перетворення енергії підлягають закону збереження.

Висновки№1. При перетворенні енергії одного виду в інший не можна отримати енергії більше ніж затрачено.№2. В жодному механічному двигуні не можна дістати роботи більше ніж затрачено енергії. Вічний двигун (perpetuum mobile) — ідеальний двигун, задуманий так, що, будучи запущеним один раз, буде працювати постійно і не вимагатиме додаткового надходження енергії ККД: η =(Aк/Аз)•100 %, Aк< Аз( сила тертя), η < 100 % Aк – робота корисна. Аз – робота затрачена

Приклад розв'язування задачі№1 Пружина дитячого пістолета жорсткістю 100 Н/м стискається перед пострілом на 2 см. З якою швидкістю із пістолета вилетить куля масою 1 грам?Дано: Розв'язання:k= 100 Н/м Ek1+Ep1 = Ek2+Ep2x=0,02 м Ek1=0,Ep1=kx²/2, Ek2=mv²/2,Ep2=0.m=0,001 кг kx²/2 =mv²/2,V - ? kx² =mv², V= √k/m •x, V=√100/10_3 •0,02=6 (м/с). Відповідь: V= 6 м/с

Приклад розв'язування задачі№2. Який ККД ГЕС, якщо її електрична потужність72 МВт, а із греблі висотою 36 метрів щохвилини падає 15000 м³ води?Дано: Розв'язання: N=72•106 Вт η =Aк/Аз • 100 % h = 36 м Aк=N t m= 1500 кг Аз= mgh t= 60 c η = (N t/ mgh )• 100 % η- ? η= (72 • 106 • 60 / 1500 • 9,8 • 36)•100 % = 80 % Відповідь: η= 80 %

Домашнє завдання§36 Вправа №31,задачі 3,4,ст. 184