Ажил-механик энергийн зарчим
Ажил-кинетик энергийн теорем нь цэвэр ажил буюу цэвэр хүчний хийсэн ажил нь кинетик энергийн өөрчлөлттэй тэнцүү гэж үздэг.
W цэвэр = TO t – TO o = 1⁄2 м(v t 2 – v o 2 )
W цэвэр = Консерватив хүч ба консерватив бус хүч гэсэн хоёр төрлийн хүч байдаг. Тиймээс цэвэр ажлыг консерватив хүчний хийсэн ажил болон консерватив бус хүчний хийсэн ажлаас бүрдэнэ гэж үзэж болно.
W c + W nc = ΔKE
Консерватив хүчний хийсэн ажил нь потенциал энергийн сөрөг өөрчлөлттэй тэнцүү байна:
W c = -ΔPE
– ΔPE + W nc = ΔKE
W nc = ΔPE + ΔKE
Wnc = ΔME
Дээрх тэгшитгэлд объект дээр консерватив бус хүчний үйлчлэлээр хийгдсэн ажил нь тухайн объектын механик энергийн өөрчлөлттэй тэнцүү гэж заасан байдаг. Механик энерги = потенциал энерги + кинетик энерги. Потенциал энерги нь таталцлын потенциал энерги эсвэл уян харимхай потенциал энергийн хэлбэртэй байж болно.
Жишээ асуулт: Ажил-механик энергийн теорем
2 кг жинтэй хайрцаг эхэндээ 10 м/с хурдтай хөдөлдөг. Удалгүй хайрцаг зогсдог. Хайрцаг ба шалны хоорондох кинетик үрэлтийн коэффициент 0.2 байна. Таталцлын хурдатгал нь 10 м/с2 байна . Хайрцгийн шилжилт хэд вэ?
Хэлэлцүүлэг:
Тодорхойлсон: 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,
Асуусан: хайрцагны шилжилтийн хэмжээ (үүд)
Ажил-механик энергийн теорем:
W nc = ΔME
W nc = ΔPE + ΔKE
Өндөр (h) тогтмол хэвээр байх эсвэл өндрийг өөрчлөхгүй тул таталцлын потенциал энергид өөрчлөлт орохгүй.
Wnc = ΔKE
Кинетик үрэлтийн хүчний гүйцэтгэсэн ажил нь:
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)
Кинетик үрэлтийн хүч сөрөг ажил хийдэг (кинетик үрэлтийн хүч нь объектын шилжилтийн эсрэг чиглэлд байна)
Кинетик энергийн өөрчлөлт:
ΔKE = 1⁄2 m (v t 2 – v o 2 ) = 1⁄2 (2)(0 2 – 10 2 ) = (0 – 100) = – 100
Объектын шилжилт:
W nc = ΔKE
– (4)(үүд) = – 100
s = – 100 / – 4 = 25 метр
Ажил-механик энергийн зарчмын талаархи 20 ойлголтын асуулт, хариулт:
1. Асуулт: Ажил-механик энергийн зарчим гэж юу вэ? Хариулт: Ажил-механик энергийн зарчим нь объект дээр хийгдсэн ажил нь түүний механик энергийн өөрчлөлттэй тэнцүү гэж үздэг.
2. Асуулт: Физикт ажлыг хэрхэн тодорхойлдог вэ? Хариулт: Ажил гэдэг нь биетэд үйлчилсэн хүч ба хүчний чиглэлд хөдөлж буй зайны үржвэр гэж тодорхойлогддог.
3. Асуулт: Механик энерги гэж юу вэ? Хариулт: Механик энерги нь объектын кинетик энерги ба потенциал энергиэс бүрдэнэ.
4. Асуулт: Консерватив бус хүч байхгүй үед хаалттай системийн нийт механик энергийн талаар юу гэж хэлж болох вэ? Хариулт: Нийт механик энерги тогтмол хэвээр байна.
5. Асуулт: Консерватив хүчний жишээг өг. Хариулт: Таталцлын хүч нь консерватив хүчний жишээ юм.
6. Асуулт: Потенциал энерги нь кинетик энергиэс юугаараа ялгаатай вэ? Хариулт: Потенциал энерги гэдэг нь газрын гадаргаас дээш өндөр гэх мэт байрлалаас үүдэлтэй энерги бөгөөд кинетик энерги нь хөдөлгөөнөөс үүдэлтэй энерги юм.
7. Асуулт: Консерватив хүчний хийсэн ажил нь потенциал энергитэй хэрхэн холбогддог вэ? Хариулт: Консерватив хүчний хийсэн ажил нь потенциал энергийн сөрөг өөрчлөлттэй тэнцүү байна.
9. Асуулт: Чөлөөт унаж буй биетэд потенциал энергийг кинетик энерги болгон хувиргахыг ажил-механик энергийн зарчим хэрхэн тайлбарладаг вэ? Хариулт: Биет унах үед түүний потенциал энерги буурч, кинетик энерги нь тэнцүү хэмжээгээр нэмэгдэж, нийт механик энергийг тогтмол байлгадаг.
10. Асуулт: Үрэлт гэх мэт консерватив бус хүч системд үйлчлэхэд түүний механик энергид юу тохиолддог вэ? Хариулт: Консерватив бус хүч нь энергийг ихэвчлэн дулаан хэлбэрээр сарниулдаг тул механик энерги буурдаг.
11. Асуулт: Системийн механик энерги нэмэгдэж болох уу? Хариулт: Тийм ээ, систем дээр гадны ажил хийх үед.
12. Асуулт: Ажлын тухай ойлголт энергитэй хэрхэн холбоотой вэ? Хариулт: Ажил гэдэг нь системд энергийг дамжуулах эсвэл хувиргах хэрэгсэл юм.
13. Асуулт: Хэрэв объект тогтмол хурдтай хөдөлж байвал түүн дээр хийсэн цэвэр ажлын талаар юу хэлж болох вэ? Хариулт: Хурдатгал байхгүй тул түүн дээр хийсэн цэвэр ажил тэг байна.
15. Асуулт: Шахагдсан пүрш яагаад потенциал энергитэй байдаг вэ? Хариулт: Пүршийг шахахад түүн дээр ажил хийгддэг бөгөөд энэ нь потенциал энерги болж хадгалагддаг. Пүршийг суллахад энэ энерги ялгарч болно.
16. Асуулт: Ажил-энергийн теорем гэж юу вэ? Хариулт: Ажил-энергийн теорем нь объект дээр хийгдсэн ажил нь түүний кинетик энергийн өөрчлөлттэй тэнцүү гэж үздэг.
17. Асуулт: Чадал ажилтай хэрхэн холбогддог вэ? Хариулт: Чадал гэдэг нь ажил хийгдэх эсвэл энерги шилжих хурд юм. Үүнийг гэж тооцоолдог бөгөөд энд нь ажил, нь цаг хугацаа юм.
18. Асуулт: Ажил сөрөг утгатай байж болох уу? Хариулт: Тийм ээ, хүч ба хөдөлгөөний чиглэл эсрэг байх үед ажил сөрөг утгатай байна.
19. Асуулт: Хэрэв хүч ба хөдөлгөөний чиглэлийн хоорондох өнцөг 90 градус байвал ямар ажил хийгдсэн бэ? Хариулт: Хүч нь хөдөлгөөний чиглэлд ямар ч бүрэлдэхүүнгүй тул хийсэн ажил тэг байна.
20. Асуулт: Хөшүүрэг гэх мэт энгийн машин ажлыг хэрхэн хөнгөвчилдөг вэ? Хариулт: Хөшүүрэг нь гүйцэтгэсэн нийт ажлыг өөрчлөхгүй, харин хүч хэрэглэх аргыг өөрчилж, ажлыг илүү удирдахад хялбар эсвэл үр ашигтай болгодог.
Ажлын тухай ойлголт ба механик энергийн зарчим нь физикийн үндсэн ойлголтууд бөгөөд янз бүрийн системд энерги хэрхэн шилжиж, хувирдаг талаар үндсэн ойлголтыг өгдөг.
