Принцип на работа-механичка енергија
Теоремата за работа-кинетичка енергија наведува дека нето работата или работата извршена од нето силата е еднаква на промената на кинетичката енергија.
W нето = TO t – TO o = 1⁄2 m(v t 2 – v o 2 )
W net = Постојат два вида сили, имено конзервативна сила и неконзервативна сила. Според тоа, нето работата може да се смета дека е составена од работата извршена од конзервативна сила и работата извршена од неконзервативна сила.
W c + W nc = ΔKE
Работата извршена од конзервативна сила е еднаква на негативната промена на потенцијалната енергија:
W c = -ΔPE
– ΔPE + W nc = ΔKE
W nc = ΔPE + ΔKE
Wnc = ΔME
Горенаведената равенка наведува дека работата што ја врши неконзервативна сила врз некое тело е еднаква на промената на механичката енергија на телото. Механичка енергија = потенцијална енергија + кинетичка енергија. Потенцијалната енергија може да биде во форма на гравитациска потенцијална енергија или еластична потенцијална енергија.
Пример прашање: Теорема за работа-механичка енергија
Кутија од 2 кг првично се движи со брзина од 10 m/s. Кратко потоа, кутијата застанува. Коефициентот на кинетичко триење помеѓу кутијата и подот е 0.2. Гравитационото забрзување е 10 m/s² . Колку е поместувањето на кутијата?
Дискусија:
Идентификувано: m = 2 kg, v o = 10 m/s, vt = 0, k = 0.2, w = mg = (1 kg)(10 m/s² ) = 10 kg m/s² = 10 Newtons,
Прашано: големината на поместувањето на кутијата (s)
Теоремата за работа-механичка енергија:
W nc = ΔME
W nc = ΔPE + ΔKE
Висината (h) останува константна или нема промена во висината, па затоа нема промена во гравитационата потенцијална енергија.
Wnc = ΔKE
Работата што ја врши кинетичката сила на триење е:
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)
Кинетичката сила на триење врши негативна работа (кинетичката сила на триење е во спротивна насока од поместувањето на предметот)
Промена на кинетичката енергија:
ΔKE = 1⁄2 m (v t 2 – v o 2 ) = 1⁄2 (2)(0 2 – 10 2 ) = (0 – 100) = – 100
Поместување на објектот:
W nc = ΔKE
– (4)(s) = – 100
s = – 100 / – 4 = 25 метри
20 концептуални прашања и одговори за принципот работа-механичка енергија:
1. Прашање: Што е принципот на работа-механичка енергија? Одговор: Принципот на работа-механичка енергија наведува дека работата извршена на некој предмет е еднаква на промената на неговата механичка енергија.
2. Прашање: Како се дефинира работата во физиката? Одговор: Работата се дефинира како производ од силата применета на некој предмет и растојанието што го поминува во насока на силата
3. Прашање: Што претставува механичка енергија? Одговор: Механичката енергија се состои од кинетичка енергија и потенцијална енергија на објектот.
4. Прашање: Во отсуство на неконзервативни сили, што може да се каже за вкупната механичка енергија на затворен систем? Одговор: Вкупната механичка енергија останува константна.
5. Прашање: Наведете пример за конзервативна сила. Одговор: Гравитационата сила е пример за конзервативна сила.
6. Прашање: По што се разликува потенцијалната енергија од кинетичката енергија? Одговор: Потенцијалната енергија е енергијата што се должи на положбата, како што е висината над земјата, додека кинетичката енергија се должи на движењето.
7. Прашање: Како работата извршена од конзервативна сила е поврзана со потенцијалната енергија? Одговор: Работата извршена од конзервативна сила е еднаква на негативната промена на потенцијалната енергија.
9. Прашање: Како принципот на работа-механичка енергија го објаснува претворањето на потенцијалната енергија во кинетичка енергија кај тело што слободно паѓа? Одговор: Како што телото паѓа, неговата потенцијална енергија се намалува, а неговата кинетичка енергија се зголемува за еквивалентна количина, одржувајќи ја вкупната механичка енергија константна.
10. Прашање: Што се случува со механичката енергија на еден систем кога врз него дејствуваат неконзервативни сили, како што е триењето? Одговор: Механичката енергија се намалува бидејќи неконзервативните сили ја трошат енергијата, честопати како топлина.
11. Прашање: Може ли механичката енергија на еден систем да се зголеми? Одговор: Да, кога на системот се врши надворешна работа.
12. Прашање: Како е поврзан концептот на работа со енергијата? Одговор: Работата е средство со кое енергијата се пренесува или трансформира во еден систем.
13. Прашање: Ако некој предмет се движи со константна брзина, што може да се каже за нето работата извршена врз него? Одговор: Нето работата извршена врз него е нула бидејќи не се случува забрзување.
15. Прашање: Зошто компресираната пружина има потенцијална енергија? Одговор: Кога пружината е компресирана, на неа се извршува работа, која се складира како потенцијална енергија. Оваа енергија може да се ослободи кога пружината ќе се отпушти.
16. Прашање: Што е теорема за работа-енергија? Одговор: Теоремата за работа-енергија наведува дека работата извршена на еден предмет е еднаква на промената на неговата кинетичка енергија.
17. Прашање: Како е поврзана моќноста со работата? Одговор: Моќноста е брзината со која се извршува работа или се пренесува енергија. Се пресметува како , каде што е работа, а е време.
18. Прашање: Може ли работата да има негативна вредност? Одговор: Да, работата е негативна кога силата и насоката на движење се спротивни.
19. Прашање: Ако аголот помеѓу силата и насоката на движење е 90 степени, која е извршената работа? Одговор: Извршената работа е нула бидејќи силата нема компонента во насоката на движење.
20. Прашање: Како едноставна машина, како што е лостот, ја олеснува работата? Одговор: Лостот не ја менува вкупната извршена работа, туку го менува начинот на кој се применува силата, правејќи ја задачата полесна за управување или поефикасна.
Концептот на работа и принципот на механичка енергија се фундаментални во физиката и обезбедуваат основно разбирање за тоа како енергијата се пренесува и трансформира во различни системи.
