conservarea energiei mecanice
TRANSCRIPT
INFORMAŢIE:Folosiţi banda de butoane de sus pentru a controla după dorinţă lecţia!La test folosiţi butoanele “INAINTE” pentru trecerea la urmatorul item.
O FEREASTRĂ SPRE DIAPOZITIVE…
Acţionând asupra pendulului cu o forţă, acesta va începe să oscileze.Imediat după impuls, E cinetică e maximă, apoi scade treptat până la zero odată cu viteza, în timp ce E potenţială creşte datorită creşterii înălţimii.
… acest pendul ar oscila la infinit !
… aceastǎ roatǎ s-ar învârti la infinit !
Dacă n-ar fi frecarea cu aerul,
CONSERVAREA ENERGIEI MECANICE
CONSERVAREA ENERGIEI MECANICE
2
vmE
2
c
2
ΔlkE
2
pe
mghEpg
Energia cinetică
Energia potenţială
elastică
Energia potenţială
gravitaţională
ENERGIA MECANICĂ
Acţionând asupra pendulului cu o forţă, acesta va începe să oscileze.
Imediat după impuls, E cinetică e maximă, apoi scade treptat până la zero odată cu viteza, în timp ce E potenţială creşte datorită creşterii înălţimii.
v scade, Ec scade; h creşte, Epg creşte
v = 0, Ec = 0; h = 0, Epg = 0
v = min(0), Ec = min(0); h=max, Epg=max
ŞI-ACUM, CU ÎNCETINITORUL… la urcare
v creşte, Ec creşte; h scade, Epg scade
v = max, Ec = max; h = min(0), Epg =min(0)
v = min(0), Ec = min(0);h = max, Epg = max
Când ajunge la înălţimea maximă, E potenţială e maximă, iar E cinetică e minimă (0). La coborâre, E cinetică creşte pe baza creşterii vitezei, în
timp ce E potenţială scade treptat pâna la zero, odată cu înălţimea.
ŞI-ACUM, CU ÎNCETINITORUL… la coborâre
v scade, Ec scade; h creşte, Epg creşte
v = max, Ec = max; h = min(0), Epg=min(0)
v = min(0), Ec = min(0) h = max, Epg = max
Procesul se repetă. Energia potenţială creşte pe baza descreşterii energiei cinetice.
ŞI-ACUM, CU ÎNCETINITORUL… la urcare
0h0;E:Initial c
Procesul se repetă, dar la o intensitate tot mai mică datorită frecărilor cu aerul până în momentul în care pendulul se opreşte (poziţia 0).
h = maxima
minimaEc
h = minima
maximaEc
h = maxima
minimaEc
h = minima
maximaEc
MIŞCAREA OSCILATORIE A PENDULULUI
Legea consevării energiei mecanice: Energia mecanică a unui sistem fizic izolat rămane
constantă, adică se conservă.
const.EEE pc
LEGEA CONSERVĂRII ENERGIEI MECANICE
Problemǎ: Cum variazǎ energia cineticǎ şi potenţialǎ a unui corp cu masa de 2 kg care urcǎ sau cade de la înǎlţimea de 6m?
h
Conservarea energiei mecanice la urcarea/căderea unui corp
CĂDEREURCARE Daţi click pe butoanele de alǎturi
00 00
2020 2020
4040 4040
6060 6060
80808080
100100 100100
120120120120h
0000
20202020
40404040
60606060
8080 8080
100100100100
120120 120120
Conservarea energiei mecanice la urcarea unui corp.
E(J)
h(m)0
h
REPREZENTAREA GRAFICĂ (URCARE)
E potenţia
lă
creşt
e
E cinetică scade
E totală = constantă
E cin
etică
c
reşte
E potenţială scade
Conservarea energiei mecanice la căderea unui corp.
E(J)
h(m)0
E totală = constantă
h
REPREZENTAREA GRAFICĂ (COBORÂRE)
CORECT!GREŞIT!
a
d
c
b
RESETARE INAINTE
ITEM 1 ITEM 1
GRAFICUL 1
Este corect reprezentatǎ variaţia Ep a unui corp în funcţie de h sau t în:
A B
h(m)0
C
(J)Ep
1
A B
t (s)0
C
(J)Ep
2
GRAFICUL 2
AMBELE GRAFICE
NICI UNUL DIN ELE
REZOLVARESUCCES!
Graficul 1 nu este corect, tocmai de aceea n-am pus valori pentru a sesiza că pe porţiunea AB h creşte iar Ep rămâne constantă. E derutant pentru că suntem obişnuiţi ca h să exprime înălţimea şi să fie reprezentată ca atare pe verticală, iar în graficul 1 ea este reprezentată pe orizontală. Doar graficul 2 e posibil pentru că, în timp, energia potenţială poate intr-adevăr să crească (urcare) sau să ramână constantă dacă h=constant. Este evident că Ep este de fapt energia potenţială gravitaţională.
CORECT!GREŞIT!
d
b
c
a
RESETARE
ITEM 2ITEM 2
Ec creşte, Ep scade la cădere; Ec scade, Ep creşte la urcare
Ec creşte continuu, Ep scade continuu până la oprire
Ec scade continuu, Ep creşte continuu până la oprire
Ec scade, Ep creşte la cădere; Ec creşte, Ep scade la urcare
O minge este lăsată să cadă pe sol, lovindu-l repetat până la oprire. Sunt corecte afirmaţiile de mai jos referitoare la minge:
INAINTE
REZOLVARESUCCES!
Ec creşte şi Ep scade la fiecare cădere ca urmare a transformării Ep în Ec. La urcare, procesul se petrece invers: Ec scade şi Ep creşte tot pe baza transformării unei forme de energie (Ec) în alta (Ep). De ce nu continuă atunci mişcarea la infinit? Pentru că, în timp, înălţimea la care urcă mingea e tot mai mică datorită ciocnirilor acesteia cu pământul La fiecare ciocnire o parte din energie se pierde, fiind absorbită de pamânt, aşa încât mingea se opreşte.
CORECT!GREŞIT!
a
d
b
c
RESETARE
ITEM 3ITEM 3
toprire = 15s
toprire = 20s
toprire = 12s
toprire = 10s
Un copil lasă să cadă liber, fără frecare, o bilă de 1 kg din vârful unui plan înclinat de h=2m, ca în figura de mai jos. Ştiind că, odată ajunsă la baza planului înclinat bila se rostogoleşte cu frecare, pierzând 10% din energia iniţială pe secundă şi că rostogolirea ei pe planul înclinat a durat 2 secunde, după cât timp de la lansare se opreşte bila?
CB
A
h
INAINTE
REZOLVARESUCCES!
h = 2mm = 1kgEc scade 10%Ec /sg = 10N/kg
toprire=?
Epg (vârf plan) = mgh = 1.10.2 = 20J
Ec (bază plan înclinat) = 20J
10%Ec ……………… 1sEc …………………… x
adică:2J ………………… 1s20J ……………….. xx = 20/2 = 10s
sau:tplan orizontal = Ec /10%.Ec = 10s
toprire = tplan înclinat + tplan orizontal = 2 + 10 = 12s
toprire = 12s
CORECT!GREŞIT!
a
d
c
b
RESETARE
ITEM 4ITEM 4
v = 12m/s
v = 6m/s
v = 3m/s
Un copil de 20 kg alunecă pe un tobogan de înălţime 3,6 m la baza căruia abia a ajuns un alt copil. Cu ce viteză e lovit copilul de la baza toboganului dacă jumătate din energia celui ce alunecă e absorbită de tobogan?
v = 7,2m/s
INAINTE
REZOLVARESUCCES!
h = 3,6mm = 20kgEc(final) = ½Epg(initial)
g = 10N/kg vfinal = ?
Epg (iniţial) = mgh = 20 . 10 . 3,6 = 720J
Ec (final) = ½ Epg(initial) = 360J
v =
v =
v final = 6m/s
CORECT!GREŞIT!
a
b
c
d
RESETARE
ITEM 5ITEM 5
creşte de 9 ori
creşte de 3 ori
scade de 3 ori
O bilă de masă m e propulsată de un resort comprimat cu Δl şi apoi lăsat liber, ca în figura de mai jos, lovind peretele P cu viteza v. Cum se modifică viteza bilei v’ dacă e propulsată de 3 resorturi identice cu primul, comprimate fiecare cu Δl?
1
2
P
v
v’
creşte de √3 ori
INAINTE
REZOLVARESUCCES!
m’ = m k’ = k/3 Ep = Ec Ep’ = Ec’ Ep’ = 3Ep v’ = ?
2 2
2 2p c
k l mvE E
kv l
m
2
22
32
32 2
33
, ,
,
,
,
p c
p
E E
m vE
m vk l
kv l v
m
Realizator:Prof. Oniga Maria