Жұмыс-механикалық энергия принципі
Жұмыс-кинетикалық энергия теоремасы таза жұмыс немесе таза күштің атқаратын жұмысы кинетикалық энергияның өзгеруіне тең деп тұжырымдайды.
W таза = TO t – TO o = 1⁄2 м(v t 2 – v o 2 )
W net = Күштің екі түрі бар, атап айтқанда консервативті күш және консервативті емес күш. Осылайша, network жұмысын консервативті күш атқарған жұмыс пен консервативті емес күш атқарған жұмыстан тұратын деп санауға болады.
W c + W nc = ΔKE
Консервативті күштің атқаратын жұмысы потенциалдық энергияның теріс өзгерісіне тең:
W c = -ΔPE
– ΔPE + W nc = ΔKE
W nc = ΔPE + ΔKE
Wnc = ΔME
Жоғарыдағы теңдеуде объектіге консервативті емес күштің әсер ету жұмысы объектінің механикалық энергиясының өзгеруіне тең екендігі айтылады. Механикалық энергия = потенциалдық энергия + кинетикалық энергия. Потенциалдық энергия гравитациялық потенциалдық энергия немесе серпімді потенциалдық энергия түрінде болуы мүмкін.
Мысал сұрақ: Жұмыс-механикалық энергия теоремасы
Салмағы 2 кг қорап бастапқыда 10 м/с жылдамдықпен қозғалады. Көп ұзамай қорап тоқтайды. Қорап пен еден арасындағы кинетикалық үйкеліс коэффициенті 0.2-ге тең. Гравитациялық үдеу 10 м/с2 . Қораптың ығысуы қандай?
талқылау:
Анықталған: m = 2 кг, v o = 10 м/с, vt = 0, k = 0.2, w = mg = (1 кг)(10 м/с 2 ) = 10 кг м/с 2 = 10 Ньютон,
Сұрақ қойылды: қораптың ығысу мөлшері (лар)
Жұмыс-механикалық энергия теоремасы:
W nc = ΔME
W nc = ΔPE + ΔKE
Биіктік (h) тұрақты болып қалады немесе биіктікте өзгеріс болмайды, сондықтан гравитациялық потенциалдық энергияда өзгеріс болмайды.
Wnc = ΔKE
Кинетикалық үйкеліс күшінің атқаратын жұмысы:
W nc = – f k s = μ k N -s = μ k w -s = μ k mg -s
W nc = – (0.2)(2)(10)(s) = – (4)(s)
Кинетикалық үйкеліс күші теріс жұмыс істейді (кинетикалық үйкеліс күші заттың ығысуына қарама-қарсы бағытта)
Кинетикалық энергияның өзгеруі:
ΔKE = 1⁄2 m (v t 2 – v o 2 ) = 1⁄2 (2)(0 2 – 10 2 ) = (0 – 100) = – 100
Объектінің ығысуы:
W nc = ΔKE
– (4)(лар) = – 100
s = – 100 / – 4 = 25 метр
Жұмыс-механикалық энергия принципі туралы 20 тұжырымдамалық сұрақ-жауап:
1. Сұрақ: Жұмыс-механикалық энергия принципі дегеніміз не? Жауап: Жұмыс-механикалық энергия принципі объектіге жасалған жұмыс оның механикалық энергиясының өзгеруіне тең екенін айтады.
2. Сұрақ: Физикада жұмыс қалай анықталады? Жауап: Жұмыс затқа түсетін күш пен оның күш бағыты бойынша қозғалатын қашықтығының көбейтіндісі ретінде анықталады.
3. Сұрақ: Механикалық энергия дегеніміз не? Жауап: Механикалық энергия объектінің кинетикалық энергиясы мен потенциалдық энергиясынан тұрады.
4. Сұрақ: Консервативті емес күштер болмаған кезде тұйық жүйенің жалпы механикалық энергиясы туралы не айтуға болады? Жауап: Жалпы механикалық энергия тұрақты болып қалады.
5. Сұрақ: Консервативті күштің мысалын келтіріңіз. Жауап: Гравитациялық күш консервативті күштің мысалы болып табылады.
6. Сұрақ: Потенциалдық энергия кинетикалық энергиядан қалай ерекшеленеді? Жауап: Потенциалдық энергия - бұл жер бетіндегі биіктік сияқты позицияға байланысты энергия, ал кинетикалық энергия қозғалысқа байланысты.
7. Сұрақ: Консервативті күштің атқарған жұмысы потенциалдық энергиямен қалай байланысты? Жауап: Консервативті күштің атқарған жұмысы потенциалдық энергияның теріс өзгерісіне тең.
9. Сұрақ: Жұмыс-механикалық энергия принципі еркін құлаған денеде потенциалдық энергияның кинетикалық энергияға айналуын қалай түсіндіреді? Жауап: Дене құлаған кезде оның потенциалдық энергиясы азаяды және кинетикалық энергиясы эквивалентті шамаға артады, бұл жалпы механикалық энергияны тұрақты етеді.
10. Сұрақ: Үйкеліс сияқты консервативті емес күштер жүйенің механикалық энергиясына әсер еткенде не болады? Жауап: Механикалық энергия азаяды, себебі консервативті емес күштер энергияны көбінесе жылу ретінде таратады.
11. Сұрақ: Жүйенің механикалық энергиясы артуы мүмкін бе? Жауап: Иә, жүйеде сыртқы жұмыс жасалғанда.
12. Сұрақ: Жұмыс ұғымы энергиямен қалай байланысты? Жауап: Жұмыс - жүйеде энергияның берілуі немесе түрленуі құралы.
13. Сұрақ: Егер дене тұрақты жылдамдықпен қозғалса, оған жасалған жалпы жұмыс туралы не айтуға болады? Жауап: Оған жасалған жалпы жұмыс нөлге тең, себебі үдеу болмайды.
15. Сұрақ: Неліктен сығылған серіппенің потенциалдық энергиясы бар? Жауап: Серіппе сығылған кезде, оған жұмыс жасалады, ол потенциалдық энергия ретінде сақталады. Бұл энергия серіппені жіберген кезде босатылуы мүмкін.
16. Сұрақ: Жұмыс-энергия теоремасы дегеніміз не? Жауап: Жұмыс-энергия теоремасы объектіге жасалған жұмыс оның кинетикалық энергиясының өзгеруіне тең екенін айтады.
17. Сұрақ: Қуат жұмыспен қалай байланысты? Жауап: Қуат - жұмыстың орындалу немесе энергияның берілу жылдамдығы. Ол ретінде есептеледі , мұндағы - жұмыс, ал - уақыт.
18. Сұрақ: Жұмыстың теріс мәні болуы мүмкін бе? Жауап: Иә, күш пен қозғалыс бағыты қарама-қарсы болғанда жұмыс теріс болады.
19. Сұрақ: Егер күш пен қозғалыс бағыты арасындағы бұрыш 90 градусқа тең болса, онда атқарылған жұмыс қандай? Жауап: Атқарылған жұмыс нөлге тең, себебі күштің қозғалыс бағытында құрамдас бөлігі жоқ.
20. Сұрақ: Рычаг сияқты қарапайым машина жұмысты қалай жеңілдетеді? Жауап: Рычаг жалпы жұмысты өзгертпейді, керісінше күштің қолданылу тәсілін өзгертеді, бұл тапсырманы басқаруды жеңілдетеді немесе тиімді етеді.
Жұмыс ұғымы және механикалық энергия принципі физикада негізгі болып табылады және әртүрлі жүйелерде энергияның қалай берілетіні мен түрленетіні туралы негізгі түсінік береді.
