Работа силы тяжести и силы упругости. Потенциальная энергия. 10 класс
Вопросы для повторения 1. Что называется энергией тела? 2. От чего зависит механическая энергия системы тел? 3. В каких единицах измеряется энергия? 4. Сформулируйте теорему о кинетической энергии тела. 5. Каков физический смысл кинетической энергии тела? 6. Докажите, что кинетическая энергия – понятие относительное. 7. Чему равна кинетическая энергия системы тел?
Какова кинетическая энергия метеора, масса которого равна 50 кг, если он движется со скоростью 40 км/с? 2. Какую работу совершает электровоз при увеличении скорости поезда от 36 км/ч до 54 км/ч, если масса поезда равна 3000т? Решение задачи на повторение
Самостоятельная работа по теме «Кинетическая энергия» Вариант 1 Вариант 2 1. Земля движется вокруг Солнца со скоростью 30 км/с. Определите кинетическую энергию Земли. Масса Земли 6∙10 24 кг. 1. Футбольный мяч обладает кинетической энергией 20 Дж, когда летит со скоростью 36 км/ч. Определите массу мяча. 2. Пуля массой 5 г пробила доску. При этом скорость пули уменьшилась с 800 м/с до 400 м/с. Какую работу совершила при этом сила сопротивления доски? 2. Пуля массой 10 г пробила доску. При этом скорость пули уменьшилась с 600 м/с до 200 м/с. Найдите модуль работы силы сопротивления.
Потенциальная энергия – это энергия, которой тела обладают в результате взаимодействия друг с другом, зависящей от положения тел, от координат. Определяется взаимным положением тел Можно ввести только для сил, работа которых не зависит от траектории движения и определяется только начальным и конечным положениями тела, т.е. для консервативных сил.
Работа консервативных сил на замкнутой траектории равна нулю. Работа консервативной силы A 1a2 = A 1b2. Работа на замкнутой траектории A = A 1a2 + A 2b1 = A 1a2 – A 1b2 = 0 Свойством консервативности обладают сила тяжести и сила упругости. Для этих сил можно ввести понятие потенциальной энергии.
Работа силы тяжести Сила тяжести: A = F т ∙ Δ r ∙ cos α = –mg ∙ Δ r y При подъеме тела вверх сила тяжести совершает отрицательную работу A = –mg (h 2 – h 1 ) = –(mgh 2 – mgh 1 ) При перемещении тела из точки, расположенной на высоте h 1, в точку, расположенную на высоте h 2 от начала координатной оси OY, работа силы тяжести равна:
Физическую величину, равную произведению массы тела на ускорение свободного падения и высоту тела над поверхностью Земли, называют потенциальной энергией взаимодействия тела и Земли. Работа силы тяжести равна изменению потенциальной энергии тела, взятому с противоположным знаком. A = – (E р2 – E р1 ) Потенциальная энергия E р зависит от выбора нулевого уровня. Физический смысл имеет не сама потенциальная энергия, а ее изменение ΔE р = E р2 – E р1 при перемещении тела из одного положения в другое. Это изменение не зависит от выбора нулевого уровня. E р = mgh
Работа силы тяжести не зависит от длины и формы пути, пройденного телом, и определяется произведением силы тяжести на разность высот в начальном и конечном положении.
Работа силы упругости l 0 длина недеформированной пружины F упр = k х сила упругости
Работа силы упругости Площадь треугольника с катетами длиной х и kx равна Потенциальная энергия упругодеформированной пружины равна работе силы упругости при переходе пружины из деформированного состояния в недеформированное.
Работа силы упругости
Если в начальном состоянии пружина уже была деформирована, а ее удлинение было равно x 1, тогда при переходе в новое состояние с удлинением x 2 сила упругости совершит работу, равную изменению потенциальной энергии, взятому с противоположным знаком: Работа силы упругости Потенциальная энергия при упругой деформации – это энергия взаимодействия отдельных частей тела между собой посредством сил упругости.
