Законы сохранения
Рассмотрение основных физических понятий и законов. Определение импульса тела, мощности. Описание методики решения задач на законы сохранения. Правила вычисления работы и мощности. Изменение потенциальной энергии. Расчет показателей механической энергии.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | лекция |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 14.09.2015 |
| Размер файла | 247,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Законы сохранения
1. Основные понятия и законы
Импульсом тела называют физическую величину, равную произведению массы тела на его скорость . Импульс - векторная величина. [p]=кгм/с. Наряду с импульсом тела часто пользуются импульсом силы. Это произведение силы на время ее действия: . [I]= нс= кгм/с. Второй закон Ньютона можно выразить в импульсной форме:
Изменение импульса тела равно импульсу действующей на это тело силы. Для изолированной системы тел (система, тела которой взаимодействуют только друг с другом) выполняется закон сохранения импульса: сумма импульсов тел изолированной системы до взаимодействия равна сумме импульсов этих же тел после взаимодействия. Покажем это на примере системы состоящей из двух тел. По третьему закону Ньютона :
Из закона сохранения импульса легко показать принцип реактивного движения. Предположим, лодка стоит в пруду в стоячей воде. Человек, находящийся на корме лодки, бросает камень.
Лодка приобретает скорость, противоположную направлению скорости камня.
Из формулы видно, что чем больше масса камня и чем больше его скорость, тем быстрее будет двигаться лодка. Этот принцип использован в реактивном движении. В двигателе ракеты сгорает топливо, продукты сгорания вылетают из сопла и ракета движется в противоположном направлении. Чем быстрей вылетают продукты сгорания топлива, тем быстрей движется ракета.
Механическая работа. Мощность. Кинетическая и потенциальная энергии. Закон сохранения энергии в механике
Механической работой называют физическую величину, которая равна произведению силы, действующей на тело, на перемещение тела и на косинус угла между направлением силы и перемещения:
Для того чтобы тело совершало работу, оно должно перемещаться под действием сил. Если тело покоится, но на него действует сила, работа равна нулю. Если тело движется по инерции, нет сил, работа равна нулю. Если сила и перемещение перпендикулярны, то работа равна нулю. Работа может быть положительна (cos>0) и отрицательна (cos<0). Одну и ту же работу тела могут совершать за разное время. Быстрота совершения работы характеризуется мощностью.
Мощность - это работа, совершенная в единицу времени:
Способность тела совершать работу характеризуют величиной, которую называют энергией. Механическую энергию делят на кинетическую и потенциальную. Если тело может совершать работу за счет своего движения, говорят, что оно обладает кинетической энергией. Кинетическая энергия поступательного движения материальной точки подсчитывается по формуле
Так как скорость зависит от системы отсчета, то кинетическая энергия тоже зависит от выбора системы отсчета, но это всегда неотрицательная величина. Если тело может совершать работу за счет изменения своего положения относительно других тел, или за счет изменения положения частей тела, оно обладает потенциальной энергией. Примеры потенциальной энергии: тело, поднятое над землей; его энергия подсчитывается по формуле: Wп=mgh , где h - высота подъема. Энергия сжатой пружины:
,
где k - коэффициент жесткости пружины, x - абсолютная деформация пружины.
Величину потенциальной энергии можно менять выбором начала ее отсчета. Сумма потенциальной и кинетической энергии составляет механическую энергию. Для изолированной системы тел в механике справедлив закон сохранения механической энергии: если между телами изолированной системы не действуют силы трения (или другие силы, приводящие к рассеянию энергии), то сумма механических энергий тел этой системы не изменяется (закон сохранения энергии в механике). Если же силы трения между телами изолированной системы есть, то при взаимодействии часть механической энергии тел переходит во внутреннюю энергию.
2. Методика решения задач на законы сохранения
Задача
Снаряд массой m1=10 кг, летящий со скоростью V1= 1 м/с параллельно рельсам, ударяет в неподвижную платформу с песком массой m2 = 100 кг и застревает в песке. С какой скоростью станет двигаться платформа?
Запишем коротко условие задачи, сделав предварительно чертеж.
Дано:
m1= 10 кг
m2= 100 кг
V1= 1 м/с
V2=?
Прежде всего, считаем, что снаряд и платформа до удара и после удара являются замкнутой системой, т.е. на них не действуют внешние силы, которые могли бы изменить скорости взаимодействующих тел в системе. Для таких систем справедлив закон сохранения импульса: в замкнутых системах суммарный импульс остается постоянным или суммарный импульс системы до взаимодействия равен суммарному импульсу системы после взаимодействия.
Найдем суммарный импульс системы (снаряд + платформа с песком) до взаимодействия (рис.68а). Поскольку вначале платформа покоилась, ее импульс равен нулю. Импульсом р1 =m1V1 до взаимодействия обладал только движущийся снаряд. После взаимодействия (удара) снаряда и платформы, они составляют единую систему массой (m1 + m2), движущуюся со скоростью V2 (рис.68б). Импульс этой системы равен:
Р2=(m1 + m2)V2
По закону сохранения импульса:
m1V1 = (m1 + m2)V2
Отсюда находим:
=0,09 м/c
Задача
С судна массой М=750 т произведен выстрел из пушки в сторону, противоположную его движению, под углом 600 к горизонту. На сколько изменилась скорость судна, если снаряд массой m=30 кг вылетел со скоростью 1 км/с относительно судна?
Изобразим судно до выстрела, и после выстрела на рис.
На рисунке введены следующие обозначения:
- скорость судна вместе со снарядом до выстрела;
- скорость судна после выстрела;
- скорость снаряда относительно судна.
Запишем суммарный импульс системы (судно + снаряд) до выстрела:
импульс мощность потенциальный энергия
Р =(m + М)Vо
Запишем суммарный импульс этой системы после выстрела. Скорость судна после выстрела V1 и его импульс равен МV1, скорость снаряда относительно судна Vотн, а относительно воды (Vотн - Vо), здесь Vотн - проекция скорости снаряда относительно судна на направление движения. Импульс снаряда относительно воды равен:
Знак минус связан с тем, что направление движения снаряда противоположно направлению движения судна. Тогда по закону сохранения импульса мы можем написать:
=0,02 м/с
Решите задачи на импульс и закон его сохранения.
Задача
Скорость свободно падающего тела массой 4 кг на некотором пути увеличилась с 2 м/с до 8 м/с. Найти работу силы тяжести на этом пути.
Дано:
M= 4 кг
V1= 2 м/с
V2=8 м/с
А=?
На рис. показано, что направление силы тяжести, совершающей работу по перемещению тела, совпадает по направлению с направлением перемещения тела х. Найдем эту работу:
А=Fтяж х
По определению Fтяж=mg, осталось найти перемещение тела при свободном падении. При этом используем формулу:
В нашем случае h=х и мы имеем:
Отсюда следует:
=120 Дж
Задача
Какую работу совершает сила тяжести, действующая на камень массой 2 кг, брошенный вертикально вверх, если он поднялся на высоту 10 м?
Дано:
M=2 кг
H= 10 м
A=?
В этом случае направление силы тяжести , совершающей работу по перемещению. Тела, противоположно направлению перемещения. Найдем работу:
А=- Fтяж х = - mgх= - 196 Дж
Задача
Ящик тянут равномерно по горизонтальной поверхности. Веревка, с помощью которой тянут ящик, образует с горизонталью угол 300. Сила натяжения веревки 25 Н. Какая работы проделана при перемещении ящика на расстояние 52 м?
Дано:
=300
Fн=25 Н
S=52 м
А=?
Сделаем чертеж.
А= F
F= 1105 Дж
Задача
Определить мощность двигателя, который равномерно поднимает груз массой 5 кг на высоту 0,6 м за 2 с.
Дано:
m=5 кг
h=0,6 м
t= 2 с
N=?
Условие задачи позволяет нам использовать формулу мощности:
N=FV=mgh/t
В нашем случае F есть сила тяжести, поэтому:
N= 15 Вт
Задача
Какую работу совершает человек при поднятии тела массой 2 кг на высоту 1 м с ускорением 3 м/с2?
Дано:
m=2 кг
h=1 м
а= 3 м/с2
А=?
Сделаем чертеж и расставим силы, действующие на тело .
На тело действует сила тяжести и сила со стороны руки человека. Под действием этих сил тело совершает перемещение вдоль оси у. По условию задачи нам надо найти работу, которую совершает человек, т.е. работу силы F. Найдем величину этой силы, для чего запишем уравнение движения этого тела вдоль оси у:
F - Fтяж=ma
Отсюда:
F=Fтяж + m(g + a)
Теперь можем найти работу этой силы:
А= Fх= m(g + a)х=26 Дж
Решите задачи на работу и мощность.
Задача
Тело массой 0,5 кг брошено вертикально вверх со скоростью 4 м/с. Найти изменение кинетической и потенциальной энергии при подъеме тела до максимальной высоты.
Дано: m=0,5 кг
V1= 4 м/с
Ек1 - Ек2=?
Еп1 - Еп2=?
Напомним, что изменением какой-либо величины называется разность между ее начальным и конечным значением.
А) Найдем сначала изменение кинетической энергии. Начальная кинетическая энергия тела равна:
Конечная кинетическая энергия тела на максимальной высоте равна:
Ек2=0
В этой точке тело на мгновение остановилось, и его скорость равна нулю. Найдем теперь изменение энергий:
б) Найдем теперь изменение потенциальной энергии. Выбираем за нуль отсчета потенциальной энергии тела уровень поверхности Земли, тогда начальная потенциальная энергия равна:
Еп1=0
Потенциальная энергия тела на максимальной высоте h равна:
Еп2=mgh
Найдем максимальную высоту подъема:
Поскольку направление ускорения свободного падения тела противоположно направлению оси у, то в правой части этой формулы надо поставить знак минус перед g. Далее, учтем, что на максимальной высоте скорость тела равна 0:
=0,8 м
Найдем теперь изменение потенциальной энергии:
Еп1 - Еп2= 0 - mgh= - mgh= - 4 Дж
Задача
Во сколько раз изменится потенциальная энергия пружины детского пистолета жесткостью k, если увеличить ее деформацию в 2 раза?
Дано:
х2=2х1
Потенциальная энергия деформированной (сжатой) пружины в 1-ом случае равна:
Потенциальная энергия деформированной пружины во 2-ом случае равна:
Найдем их отношение с учетом того, х2=2х1:
Еп2/Еп1=4
Задача
Мяч, брошенный вертикально вверх с начальной скоростью V1=10 м/с, поднимается на максимальную высоту h1= 5 м. С какой начальной скоростью надо бросить мяч, чтобы он поднялся на высоту h2=10 м?
Здесь можно использовать закон сохранения механической энергии (суммы кинетической и потенциальной энергии), а еще лучше закон превращения кинетической энергии в потенциальную. Выбираем нуль отсчета потенциальной энергии на поверхности Земли, тогда в начальный момент времени:
В конечный момент времени (в нижней точке) мяч остановится, следовательно:
По закону изменения (перехода) энергии: Ек1=
Во втором случае:
Отсюда находим:
Получаем начальную скорость V2:
V2 = = 14,5 м/с
Задача
Найти скорость V вылета "снаряда" пружинного пистолета массой m при выстреле вертикально вверх, если жесткость пружины равна k, а сжатие х.
Сжатая пружина не придает скорости снаряду, следовательно, его кинетическая энергия равна нулю. Однако в этот момент пружина обладала потенциальной энергией деформации:
В момент выстрела пружина разжимается, выбрасывает снаряд и сообщает ему кинетическую энергию. По закону сохранения механической энергии можно записать:
Задача
Велосипедист, прекратив работать педалями, на горизонтальном участке пути длиной 36 м уменьшил свою скорость с 10 до 8 м/с. Найди коэффициент сопротивления. Сколько процентов кинетической энергии превратилось во внутреннюю?
Дано:
S= 36 м
V1=10 м/с
V2=8 м/с
=?
?
Поскольку на велосипедиста действует внешняя сила сопротивления со стороны дороги, изменение его кинетической энергии равно работе этой силы:
Найдем механическую работу А силы сопротивления движению:
В нашем случае угол есть угол между направлением действия силы сопротивления и направлением перемещения, который равен 1800. Следовательно:
Найдем теперь, сколько процентов кинетической энергии превратилось во внутреннюю. Начальная кинетическая энергия равна:
Конечная кинетическая энергия равна
Найдем приращение кинетической энергии:
Тогда:
Задача
С горки высотой 2 м и основанием 5 м съезжают санки, которые останавливаются, пройдя горизонтальный путь 35 м от основания горки. Найти коэффициент трения, считая его одинаковым на всем пути.
Сделаем сначала рисунок
Дано:
H= 2м
B= 5 м
S=35 м
?
Примем горизонтальный участок дороги за нуль отсчета потенциальной энергии. Поскольку на всем пути санки тормозятся силой сопротивления со стороны дороги, то изменение механической энергии санок должно быть равно работе этой силы . В начальном положении санок (на вершине горы), их кинетическая энергия равна нулю, а потенциальная энергия равна:
Е=mgh
В конечном положении (санки остановились на горизонтальном участке) их кинетическая и потенциальная энергия равны нулю. Следовательно, можем записать: Е1- Е2 = А1+А2
А1- работа сил сопротивления на горке,
А2- работа сил сопротивления на горизонтальном участке.
Окончательно можем записать:
3. Решение задач на механическую энергию и закон ее сохранения
Тренировочные задачи на законы сохранения
Задачи на импульс и закон его сохранения.
Поезд массой 2 000 т, двигаясь прямолинейно, увеличил скорость от 36 до 72 км/ч. Найти изменение импульса.
Определить изменение импульса пули массой 10 г, если при скорости полета 600 м/с она пробивает стену и движется со скоростью 200 м/с.
Вагон массой 20 т движется со скоростью 1,5 м/с и встречает стоящую на пути платформу массой 10 т. Найти скорость совместного движения вагона и платформы после того, как сработает автосцепка. 1 м/с
Вагон массой 20 т, движущийся со скоростью 0,3 м/с, нагоняет вагон массой 30 т, движущийся со скоростью 0,2 м/с. Какова скорость вагонов после взаимодействия, если удар неупругий? 0,24 м/с
Две железнодорожные платформы движутся навстречу друг другу со скоростями 0,3 и 0,2 м/с; массы платформ соответственно равны 16 и 20 т. С какой скоростью и в каком направлении будут двигаться платформы после неупругого соударения? V=0
Два неупругих тела, массы которых 2 и 6 кг, движутся навстречу друг другу со скоростями 2 м/с каждое. Определить модуль и направление скорости каждого тела после удара. 1 м/с по направлению большого тела
На вагонетку массой 800 кг, катящуюся по горизонтальному пути со скоростью 0,2 м/с, насыпали сверху 200 кг щебня. На сколько при этом уменьшилась скорость вагонетки? 0,04 м/
Какую скорость приобретает ракета массой 600 кг, если продукты сгорания массой 15 г вылетают из нее со скоростью 800 м/с? 20 м/с
С железнодорожной платформы, движущейся со скоростью 9 км/ч, выстрелили из пушки. Общая масса платформы с пушкой 20 т, масса снаряда 25 кг, его начальная скорость 700 м/с. Какова будет скорость платформы в момент выстрела, если направление выстрела совпадает с направлением движения платформы? 1,6 м/с; 3,4 м/с
Уровень Б
Мяч массой 100 г, летящий со скоростью 20 м/с, ударился о горизонтальную плоскость. Угол падения равен 600. Найти изменение импульса, если удар абсолютно упругий, а угол отражения равен углу падения.
Молекула массой кг, летящая со скоростью 600 м/с, ударяется о стенку сосуда под углом 600 к нормали. Найти импульс силы, полученной стенкой за время удара. Столкновение абсолютно упругое.
Какова средняя сила давления Fср на плечо при стрельбе из автомата, если масса пули 10 г, а скорость пули при вылете из ствола 300 м/с. Автомат делает 300 выстрелов в минуту. 15 Н
В тело массой 0,99 кг, лежащее на горизонтальной поверхности, попадает пуля массой 0,01 кг и застревает в нем. Скорость пули направлена горизонтально и равна до удара 700 м/с. Какой путь пройдет тело до остановки, если коэффициент трения скольжения 0,05? 50 м
Конькобежец массой 70 кг, находясь на льду, бросает в горизонтальном направлении камень массой 3 кг со скоростью 8 м/с. Найдите, на какое расстояние откатится конькобежец, если коэффициент трения скольжения коньков о лед равен 0,02. 0,3 м
Снаряд массой 50 кг, летящий под углом 300 к вертикали со скоростью 800 м/с, попадает в платформу с песком и застревает в нем. Найти скорость платформы, если ее масса равна кг. 1,25 м/с
Масса ракеты без заряда 300 г. В ней находится 40 г взрывчатого вещества. При сгорании вещества ракета поднимается вертикально вверх на высоту 100 м. Определить скорость выхода газов, предполагая, что сгорание вещества происходить мгновенно. 332 м/с
Снаряд массой 25 кг разорвался на две неравные части. В этот момент егьс корсть была равна 100 м/с. После взрыва скорость части массой 15 кг возросла до 180 м/с и не изменила своего направления. Пренебрегая массой образовавшихся при взрыве газов, определить скорость второй части снаряда. 20 м/с
Из старинной пушки, не имеющей противооткатного устройства, стреляют ядром под углом 400 к горизонту. Масса ядра 10 кг, начальная скорость 200 м/с. Какова будет скорость отката пушки, если ее масса 500 кг? Терния нет. 3,1 м/c
Тело массой 300 г падает свободно с высоты 10 м. На высоте Н/2 в тело попадает и застревает в нем пуля массой 10 г, летевшая горизонтально со скоростью 400 м/с. Найдите скорость пули и угол, который она образует с горизонтом.
Задачи на работу и мощность.
Капля дождя массой 1 г упала с высоты 1 км. Определить работу силы тяжести. 9,8 Дж
Какую работу совершает двигатель автомобиля массой 1,3 т при трогании с места на первых 75 м пути, если это расстояние автомобиль проходит за 10 с, а коэффициент сопротивления движению равен 0,05? 195 кДж
На какую высоту можно поднять груз массой 30 кг с ускорением 0,5 м/с2, если при этом совершается работа 3,2 кДж? 10 м
При вертикальном подъеме груза массой 10 кг на высоту 2 м была совершена работа 230 Дж. С каким ускорением поднимался груз? 1,7 м/с2
Какая работы совершается лошадью при равномерном перемещении по рельсам вагонетки массой 1,5 т на расстояние 600 м, если коэффициент терния равен 0,008? 7200 Дж
Груз массой 3 т поднимают лебедкой с ускорением 2 м/с2. Найти работу, произведенную в первые 1,5 с от начала подъема. 79,65 Дж
Найти работу силы тяжести, действующей на свободно падающее тело массы 10 кг в первую секунду движения. 480 Дж
Буксир ведет баржу. Угол между буксирным тросом и направлением движения буксира равен 300. Сила натяжения буксирного троса равна 30 кН. Сила сопротивления движению буксира равна 8 кН. Найти работу, произведенную при перемещении буксира с баржой на расстоянии 2 км. 68 МДж
При скорости полета 900 км/ч все четыре двигателя самолета развивают мощность 30 МВт. Найти силу тяги одного двигателя. 30 кН
Найти мощность при разбеге самолета массой 1 т, если длина разбега 300 м, скорость разбега 30 м/с, коэффициент сопротивления 0,03. 27 кВ.
Сила тяги тепловоза 24 кН, мощность 3 МВт. За какое время поезд пройдет расстояние между двумя станциями, равное 10,8 км, при данной мощности и силе тяги? 14 мин
Задачи на механическую энергию и закон ее сохранения.
На какой высоте потенциальная энергия груза массой 2 т равна 10 кДж? 5 м
Какова потенциальная энергия ударной части свайного молота массой 300 кг, поднятого на высоту 1,2 м? 4,5 кДж
Найти кинетическую энергию тела массой 400 г, упавшего с высоты 2 м, в момент удара о землю. 8 Дж
Найти потенциальную энергию тела массой 100 г, брошенного вертикально вверх со скоростью 10 м/с в высшей точке подъема. 5 Дж
Найти потенциальную и кинетическую энергию. Тела массой 3 кг, падающего с высоты 5 м, на расстоянии 2 м от поверхности земли. 60 Дж; 90 Дж
Камень брошен вертикально вверх со скоростью 10 м/с. На какой высоте кинетическая энергия камня равна его потенциальной энергии? 2,5 м
Во сколько раз изменится скорость "снаряда" пружинного пистолета при выстреле в горизонтальном направлении: а) при увеличении сжатия пружины в 2 раза; б) при замене пружины другой, жесткость которой в 2 раза больше; в) при увеличении массы "снаряда" в 2 раза. Увеличится в 2 раза, увеличится в раз, уменьшится в раз
С какой начальной скоростью Vо надо бросить вниз мяч с высоты h, чтобы он подпрыгнул на высоту 2h? Считать удар о землю абсолютно упругим.
Тело брошено со скоростью Vо под углом к горизонту. Определить его скорость на высоте h.
Груз массой 25 кг висит на шнуре длиной 2,5 м. На какую наибольшую высоту можно отвести в сторону груз, чтобы при дальнейших свободных качаниях шнур не оборвался? Максимальная сила натяжения, которую выдерживает шнур, не обрываясь, равна 550 Н. 1,5 м
На нити длиной L подвешен шар. Какую горизонтальную скорость V нужно сообщить шару, чтобы он отклонился до высоты точки подвеса?
Тело соскальзывает с наклонной плоскости высотой 2 м и углом наклона 450. Определить коэффициент трения между телом и плоскостью, если известно, что у основания скорость тела 6 м/с.
Пуля массой 15 г, летевшая со скоростью 670 м/с, пробивает доску толщиной 35 см. Определить кинетическую энергию пули после пробивания доски, если сила сопротивления при движении ее в дереве равна 74 кН. 780 Дж
Гиря, положенная на верхний конец стальной пружины, сжимает ее на 1 мм. Насколько сожмет пружину эта же гиря, брошенная вертикально вниз с высоты 0,2 м со скоростью 1 м/с? 0,08 м
Тело массой 50 г, падает с высоты 240 м и проникает в грунт на глубину 0,2 м. Сила сопротивления грунта при движении в нем груза 10 кН. Выясните, совершало ли тело свободное падение? двигалось в воздухе
Стрела массой 50 г, выпущенная из лука вертикально вверх со скоростью 30 м/с, поднялось на высоту 35 м. Определите работу силы сопротивления, действующей на стрелу при ее движении в воздухе. 5,35 Дж
Сваю, масса которой 100 кг, забивают в грунт копром массой 300 кг. Копер свободно падает с высоты 4 м, и при каждом ударе свая погружается в грунт на 0,1 м. Определите силу сопротивления грунта для двух случаев: а) удар копра о сваю абсолютно упругий; б) удар неупругий. 89 кН, 92 кН
Небольшое тело соскальзывает вниз по наклонному скату, переходящему в мертвую петлю радиусом R . Какова должна быть наименьшая высота h ската, чтобы тело сделало петлю, не выпадая?
Небольшое тело скользит с вершины сферы вниз. На какой высоте h от вершины тело оторвется от поверхности сферы радиуса R? Трением пренебречь.
Камень массой 0,5 кг, привязанный к веревке длиной 50 см, вращается в вертикальной плоскости. Натяжение веревки в низшей точке окружности 44 Н. На какую высоту поднимется камень, если веревка обрывается в тот момент, когда скорость направлена вертикально вверх?
4. Тесты с выбором ответа
С одной и той же высоты свободно падают целый кирпич и половинка кирпича. Какое тело будет иметь большую кинетическую энергию при падении на Землю?
1. Кинетическая энергия одинакова.
2. Половинка будет иметь в два раза большую кинетическую энергию
3. Целый кирпич будет иметь в два раза большую кинетическую энергию.
При каких условиях совершается механическая работа?
1. При действии на тело силы
2. При совершении телом перемещения
3. При совершении перемещения под действием силы.
Движущееся тело сталкивается с неподвижным телом такой же массы, и далее они движутся вместе. Как при этом изменяется кинетическая энергия системы?
1. Уменьшается в 4 раза
2. Уменьшается в 2 раза
3. Уменьшится на 25%
4. Останется неизменной
5. Увеличится на 25%
Тело брошено под углом к горизонту. В какой точке траектории механическая энергия максимальна?
1. В верхней точке траектории
2. В момент броска
3. Механическая энергия остается постоянной
На рисунке изображена траектория движения тела, брошенного под углом к горизонту. В какой точке траектории кинетическая энергия имеет минимальное значение?
Для тела, брошенного под углом к горизонту, расположите в правильном порядке номера графиков зависимости от высоты над Землей:
А) кинетической энергии
Б) потенциальной энергии
В) механической (суммы кинетической и потенциальной) энергии
5. Качественные вопросы и задачи на законы сохранения
Может ли кинетическая энергия тела оставаться неизменной, если равнодействующая приложенных к нему сил отличается от нуля?
Обладает ли количеством движения однородный диск, вращающийся вокруг своей оси? Ось диска неподвижна.
С наклонной плоскости скатывается две бутылки: одна - пустая, другая - заполненная водой. Какая из них скатится быстрее? Считать, что проскальзывания нет.
В нижней части U-образной трубки имеется кран, он закрыт. В одно из колен трубки до высоты H залита жидкость. Кран открывают. Уровни жидкости в коленах U-образной трубки выравниваются. Высота её подъёма - H/2. До открытия крана потенциальная энергия жидкости была
,
где m - масса жидкости,
после открытия крана -
.
Куда делась половина потенциальной энергии?
6. Таблица правильных ответов на тесты
|
Вопросы |
4.4.1 |
4.4.2 |
4.4.3 |
4.4.4 |
4.4.5 |
4.4.6 |
|
|
Ответы |
3 |
3 |
4 |
3 |
3 |
А-2, Б-1, В-3 |
7. Ответы на качественные вопросы и задачи
Может, если равнодействующая сила образует угол 900 с направлением перемещения тела (например, при равномерном движении тела по окружности). В этом случае не совершается работа, необходимая для увеличения кинетической энергии тела.
Разобьём массу диска на пары одинаковых элементов, лежащих на одном диаметре на равных расстояниях от центра. Количество движения каждой пары равно нулю, так как количества движения обеих масс равны, но направлены в противоположные стороны. Следовательно, количество движения всего диска равно нулю.
При скатывании пустой бутылки её потенциальная энергия переходит в кинетическую энергию как поступательного, так и вращательного движения. Если внутри бутылки имеется вода, то она, благодаря малой вязкости, во вращении практически не участвует. В результате во втором случае большая часть начальной потенциальной энергии переходит в кинетическую энергию поступательного движения, и бутылка с водой скатится быстрее пустой бутылки.
Она пошла на совершение работы против сил трения между слоями жидкости и между жидкостью и стенками трубки. В конечном счёте, эта энергия перешла во внутреннюю энергию жидкости, трубки, окружающего их пространства. Если трения нет, жидкость будет совершать колебания, переливаясь из одного колена трубки в другое и обратно. При малом трении установлению одинакового уровня в коленах будут предшествовать её затухающие колебания.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Законы сохранения в механике. Проверка закона сохранения механической энергии с помощью машины Атвуда. Применение закона сохранения энергии для определения коэффициента трения. Законы сохранения импульса и энергии.
творческая работа [74,1 K], добавлен 25.07.2007Понятие механической системы; сохраняющиеся величины. Закон сохранения импульса. Взаимосвязь энергии и работы; влияние консервативной и результирующей силы на кинетическую энергию частицы. Момент импульса материальной точки; закон сохранения энергии.
курсовая работа [111,6 K], добавлен 06.12.2014Кинетическая энергия, работа и мощность. Консервативные силы и системы. Понятие потенциальной энергии. Закон сохранения механической энергии. Условие равновесия механических систем. Применение законов сохранения. Движение тел с переменной массой.
презентация [15,3 M], добавлен 13.02.2016Понятие работы и мощности, их измерение. Взаимосвязь между работой и энергией. Кинетическая и потенциальная энергии. Закон сохранения энергии и импульса. Столкновение двух тел. Формулы, связанные с работой и энергией при поступательном движении.
реферат [75,6 K], добавлен 01.11.2013Ускорение как непосредственный результат действия силы на тело. Теорема о кинетической энергии. Законы сохранения импульса и механической энергии. Особенности замкнутой и консервативной механических систем. Потенциальная энергия взаимодействующих тел.
реферат [132,0 K], добавлен 22.04.2013Виды механической энергии. Кинетическая и потенциальная энергии, их превращение друг в друга. Сущность закона сохранения механической энергии. Переход механической энергии от одного тела к другому. Примеры действия законов сохранения, превращения энергии.
презентация [712,0 K], добавлен 04.05.2014Законы сохранения импульса и момента импульса. Геометрическая сумма внутренних сил механической системы. Законы Ньютона. Момент импульса материальной точки. Изотропность пространства. Момент импульса материальной точки относительно неподвижной оси.
презентация [337,7 K], добавлен 28.07.2015Анализ механической работы силы над точкой, телом или системой. Характеристика кинетической и потенциальной энергии. Изучение явлений превращения одного вида энергии в другой. Исследование закона сохранения и превращения энергии в механических процессах.
презентация [136,8 K], добавлен 25.11.2015Исследование механизма упругих и неупругих столкновений, изучение законов сохранения импульса и энергии. Расчет кинетической энергии при абсолютно неупругом ударе и описание механизма её превращения во внутреннюю энергию, параметры сохранения импульса.
лабораторная работа [129,6 K], добавлен 20.05.2013Гидроаэромеханика. Законы механики сплошной среды. Закон сохранения импульса. Закон сохранения момента импульса. Закон сохранения энергии. Гидростатика. Равновесие жидкостей и газов. Прогнозирование характеристик течения. Уравнение неразрывности.
курсовая работа [56,6 K], добавлен 22.02.2004Фундаментальные законы сохранения физических величин. Свойства симметрии физических систем. Связь законов сохранения с симметрией пространства и времени. Принципы симметрии в физике. Симметрия как основа описания объектов и процессов в микромире.
реферат [327,5 K], добавлен 17.10.2008Секрет летающей тарелки или противоречия в некоторых умах. Законы сохранения. Главные законы физики (механики): три Закона Ньютона и следствия из них - законы сохранения энергии, импульсов, моментов импульсов.
статья [77,4 K], добавлен 07.05.2002Изучение сути законов сохранения (вещества, импульса) - фундаментальных физических законов, согласно которым при определенных условиях некоторые измеримые физические величины, характеризующие замкнутую физическую систему, не изменяются с течением времени.
контрольная работа [374,1 K], добавлен 26.08.2011Пространство и время в нерелятивистской физике. Принципы относительности Галилея. Законы Ньютона и границы их применимости. Физический смысл гравитационной постоянной. Законы сохранения энергии и импульса. Свободные и вынужденные механические колебания.
шпаргалка [7,1 M], добавлен 30.10.2010Изучение законов сохранения импульса и механической энергии на примере ударного взаимодействия двух шаров. Определение средней силы удара, коэффициента восстановления скорости и энергии деформации шаров. Абсолютно упругий, неупругий удар, элементы теории.
контрольная работа [69,4 K], добавлен 18.11.2010Физическое содержание закона сохранения энергии в механических и тепловых процессах. Необратимость процессов теплопередачи. Формулировка закона сохранения энергии для механических процессов. Передача тепла от тела с низкой температурой к телу с высокой.
презентация [347,1 K], добавлен 27.05.2014Сущность понятия "удар"; измерение параметров ударного взаимодействия тел. Применение законов сохранения механической энергии и импульса при столкновении; изменение ударных сил с течением времени. Последовательность механических явлений при ударе.
презентация [26,4 K], добавлен 04.08.2014Определение работы равнодействующей силы. Исследование свойств кинетической энергии. Доказательство теоремы о кинетической энергии. Импульс тела. Изучение понятия силового физического поля. Консервативные силы. Закон сохранения механической энергии.
презентация [1,6 M], добавлен 23.10.2013Законы изменения и сохранения момента импульса и полной механической энергии системы. Измерение скорости пули с помощью баллистического маятника. Период колебаний физического маятника. Расчет погрешности прямых и косвенных измерений и вычислений.
лабораторная работа [39,7 K], добавлен 25.03.2013Закон сохранения импульса, закон сохранения энергии. Основные понятия движения жидкостей и газов, закон Бернулли. Сила тяжести, сила трения, сила упругости. Законы Исаака Ньютона. Закон всемирного тяготения. Основные свойства равномерного движения.
презентация [1,4 M], добавлен 22.01.2012
