Konservativ kuchlar tomonidan bajarilgan ish Potensial energiya
Vertikal yuqoriga qarab harakatlanadigan va keyin maksimal balandlikka yetgandan so'ng dastlabki holatiga qaytadigan jismni kuzating. Jism vertikal yuqoriga qarab harakatlanayotganda, og'irlik jismga manfiy ish bajaradi. Jism yuqoriga harakatlanayotganda, uning balandligi oshadi. Shuning uchun, jismning tortishish potensial energiyasi ham oshadi. Bundan xulosa qilish mumkinki, og'irlik bilan bajarilgan manfiy ish jismning tortishish potensial energiyasining (PE) oshishiga teng.
W = – mg/g
W = – mg (h 2 – h 1 ) = – (PE 2 – PE 1 ) = -ΔPE
Jism vertikal pastga qarab harakatlanayotganda, tortishish kuchi jism ustida musbat ish bajaradi. Jism vertikal pastga qarab harakatlanayotganda, jismning balandligi pasayadi. Shuning uchun, jismning tortishish potensial energiyasi ham kamayadi. Bundan xulosa qilish mumkinki, tortishish kuchining jism ustida bajargan musbat ishi jismning tortishish potensial energiyasining pasayishiga teng.
W = mgh
W = mg (h 1 – h 2 ) = mgh 1 – mgh 2 = – (mgh 2 – mgh 1 ) = – (PE 2 – PE 1 ) = -ΔPE
Prujinaning uchi bilan birga chapga bosilgan jismni kuzating (3-rasmga qarang). Jism chapga harakatlanayotganda, prujina kuchi jism ustida manfiy ish bajaradi. Jism chapga harakatlanayotganda, prujina og'ishi ortadi. Shuning uchun, prujina potensial energiyasi ham ortadi. Bundan xulosa qilish mumkinki, prujina tomonidan bajarilgan manfiy ish prujina potensial energiyasining oshishiga teng. Jism o'ngga harakatlanayotganda, prujina kuchi jism ustida musbat ish bajaradi. Jism o'ngga harakatlanayotganda, prujina og'ishi kamayadi. Shuning uchun, prujina potensial energiyasi ham kamayadi. Bundan xulosa qilish mumkinki, prujina tomonidan jism ustida bajarilgan musbat ish prujina potensial energiyasining kamayishiga teng.
Yuqoridagi tushuntirishga ko'ra, konservativ kuch tomonidan bajarilgan ish obyektning potensial energiyasining o'zgarishiga teng, deyish mumkin. Konservativ kuch musbat ish bajarganda, potensial energiya kamayadi. Aksincha, konservativ kuch manfiy ish bajarganda, potensial energiya ortadi. Demak, konservativ kuch tomonidan bajarilgan ish potensial energiyaning manfiy o'zgarishiga teng.
W c = -ΔPE
6-savolga misol: Konservativ kuch va potensial energiya bilan ish
Massasi 1 kg bo'lgan jism yer sathidan 5 metr balandlikda. Gravitatsion tezlanish 10 m/s2 ga teng . (a) jism yer sathidan 10 metr balandlikka siljitilganda og'irlik bo'yicha bajarilgan ishni, (b) jismni 10 metr balandlikka siljitish uchun zarur bo'lgan ishni va (c) jism 10 metr balandlikka siljitilganda uning gravitatsion potensial energiyasining o'zgarishini aniqlang.
Munozara:
Aniqlandi: m = 1 kg, g = 10 m/ s² ,
(a) Og'irlik bo'yicha ishlang
W = – mg Δh
= – (1 kg)(10 m/s² ) (5 m) = – 50 Joul
Og'irlik manfiy ish bajaradi, chunki og'irlikning yo'nalishi ob'ektning siljishi yo'nalishiga teskari.
(og'irlik pastga yo'nalishda, ob'ektning siljishi yuqoriga yo'nalishda).
(b) Ko'tarish kuchi bilan ishlang
Ob'ektni ko'tarish uchun minimal ko'tarish kuchi og'irlikka teng bo'lishi kerak.
= (1 kg)(10 m/s² ) (5 m) = 50 Joul
W = wh = mg Δh
Ko'tarish kuchining bajargan ishi musbat, chunki kuch yo'nalishi siljish yo'nalishi bilan bir xil.
(kuch ko'tarish yuqoriga yo'nalishda, siljish yuqoriga yo'nalishda)
(c) Potensial energiyaning o'zgarishi
ΔPE = mg Δh
ΔPE = 50 Joul
Ob'ektning tortishish potensial energiyasi 50 Joulga oshadi.
Konservativ kuchlar va potensial energiya tomonidan bajarilgan ish haqida 20 ta kontseptual savol va javoblar:
1. Savol: Konservativ kuchlar nima? Javob: Konservativ kuchlar - bu bajarilgan ish bosib o'tilgan yo'ldan mustaqil bo'lgan kuchlardir.
2. Savol: Konservativ kuch tomonidan bajarilgan ish potensial energiyaning o'zgarishi bilan qanday bog'liq? Javob: Konservativ kuch tomonidan bajarilgan ish potensial energiyaning manfiy o'zgarishiga teng.
3. Savol: Konservativ kuchning keng tarqalgan misolini ayting. Javob: Gravitatsiya kuchi konservativ kuchning keng tarqalgan namunasidir.
4. Savol: Nima uchun ishqalanish konservativ kuch deb hisoblanmaydi? Javob: Chunki ishqalanishning bajaradigan ishi bosib o'tilgan yo'lga bog'liq.
5. Savol: Yer yuzasiga yaqin jismning tortishish potensial energiyasi qanday ifodalanadi? Javob: Gravitatsion potensial energiya ℎ shaklida ifodalanadi , bu yerda m massa, g tortishish kuchi tufayli tezlanish va h mos yozuvlar nuqtasidan balandlik.
6. Savol: Potensial energiya qachondir manfiy bo'lishi mumkinmi? Javob: Ha, potensial energiya mos yozuvlar nuqtasini tanlashga qarab manfiy bo'lishi mumkin.
8. Savol: Agar tizimning potensial energiyasi oshsa, tashqi ish bajarilmasa, kinetik energiya bilan nima sodir bo'ladi? Javob: Kinetik energiya potensial energiya oshishi bilan bir xil miqdorda kamayadi va mexanik energiyaning saqlanish qonuni saqlanib qoladi.
9. Savol: Mexanik energiyaning saqlanish shartlari qanday? Javob: Mexanik energiya tizimga faqat konservativ kuchlar ta'sir qilganda saqlanadi.
10. Savol: Faqat konservativ kuchlar ta'sir qiladigan yopiq tizimda umumiy mexanik energiya haqida nima deyish mumkin? Javob: Umumiy mexanik energiya o'zgarmas bo'lib qoladi.
11. Savol: Elektr maydonidagi elektr zaryadining potensial energiyasi qanday aniqlanadi? Javob: Potensial energiya , bu yerda q zaryad va V potensial.
12. Savol: Nima uchun jismni tortishish maydonida ko'tarish uning potensial energiyasini oshiradi? Javob: Chunki jismni ko'tarish uchun tortishish kuchiga qarshi ish bajariladi, bu esa potensial energiya sifatida saqlanadi.
13. Savol: Yopiq konturda konservativ kuch tomonidan bajarilgan ish qanday amalga oshiriladi? Javob: Yopiq konturda konservativ kuch tomonidan bajarilgan umumiy ish nolga teng.
14. Savol: Potensial energiya barqarorlik bilan qanday bog'liq? Javob: Potensial energiya minimal bo'lgan nuqtalarda tizim barqaror bo'ladi.
15. Savol: Turli balandlikdagi ikkita jism bir xil tortishish potensial energiyasiga ega bo'lishi mumkinmi? Javob: Ha, mumkin, bu potensial energiya uchun mos yozuvlar darajasini tanlashga bog'liq.
16. Savol: Nima uchun biz ko'pincha gravitatsion potensial energiya uchun mos yozuvlar nuqtasi sifatida yerni tanlaymiz? Javob: Bu qulay va keng tarqalgan tushunarli mos yozuvlar beradi, garchi istalgan nuqtani tanlash mumkin bo'lsa ham.
17. Savol: Faqat konservativ kuchlar ta'sirida bo'lgan izolyatsiyalangan tizimda potensial energiya 10 J ga kamaysa, kinetik energiya qancha o'zgaradi? Javob: Kinetik energiya 10 J ga ortadi.
18. Savol: Konservativ maydonlarda potensial energiya kuch bilan qanday bog'liq? Javob: Kuch potensial energiyaning manfiy gradiyentidir.
19. Savol: Agar jism konservativ kuch yo'nalishi bo'yicha harakatlansa, uning potensial energiyasi qanday o'zgaradi? Javob: Uning potensial energiyasi kamayadi.
20. Savol: Jismning kinetik energiyasi bo'lishi mumkinmi, lekin potensial energiyasi nolga tengmi? Javob: Ha, bu potensial energiya uchun mos yozuvlar nuqtasini tanlashga bog'liq.
Ushbu savol va javoblar klassik mexanikaning ajralmas qismini tashkil etuvchi konservativ kuchlar va potensial energiya haqidagi asosiy tushunchalarni qamrab oladi.
