330 likes | 978 Views
Vzájomná premena polohovej a pohybovej energie. Zákon zachovania mechanickej energie. Ing. Sochanič Ján. Pohybová energia. Pohybová (kinetická) energia E k je druhom mechanickej energie. Pohybovú energiu môže teleso získať vykonaním práce.
E N D
Vzájomná premena polohovej a pohybovej energie. Zákon zachovania mechanickej energie Ing. Sochanič Ján
Pohybová energia • Pohybová (kinetická) energia Ek je druhom mechanickej energie. • Pohybovú energiu môže teleso získať vykonaním práce. • Pohybová energia súvisí predovšetkým s jeho rýchlosťou a s hmotnosťou. • Pohybová energia je fyzikálna veličina. • Jej jednotkou je joule (J), tak ako u mechanickej práce.
Pohybová energia • Pohybová energia môže mať i deformačné účinky.
Polohová energia • Polohová (potenciálna) energia Ep je druh mechanickej energie. • Polohovú energiu môže teleso získať vykonaním práce. • Polohová energia telesa súvisí s jeho výškou nad podložkou v gravitačnom poli Zeme a s hmotnosťou. • Polohovú energiu vypočítame: Ep = m . g . h • Polohová energia je fyzikálna veličina. • Jej jednotkou je joule (J), tak ako u mechanickej práce.
Polohová energia • Polohovú energiu získa aj pružina, ktorú natiahneme alebo stlačíme. • Uložíme tým do nej prácu. Túto uloženú prácu stlačená pružina vráti po jej uvoľnení.
Vodná kĺzačka • Pri výstupe na kĺzačku vykonáme prácu. • Na začiatku, na najvyššom mieste, máme najväčšiu polohovú energiu. • Pri pustení sa smerom nadol sa postupne rýchlosť pohybu zväčšuje a výška nad zemou zmenšuje. • Naša polohová energia sa postupne mení na energiu pohybovú. • Na konci kĺzačky sa všetka polohová energia premení na energiu pohybovú.
Lukostrelec • Lukostrelec pomocou luku vystrelí šíp, pretože sa polohová energia pružnosti premení na pohybovú energiu šípu. • Energia sa môže prenášať z jedného telesa na druhé.
Posúvanie vagónov • Na železničnej stanici sa posúvajú vagóny nárazom pohybujúceho sa vagóna do stojaceho vagóna. • Pohybujúci sa vagón odovzdá časť svojej pohybovej energie stojacemu vagónu.
Voľný pád loptičky • Vykonáme prácu, dvihneme loptičku do určitej výšky. • Loptička získa polohovú energiu, ktorá sa pri voľnom páde postupne mení na pohybovú energiu. • Počas pádu pôsobí na loptičku proti smeru jej pohybu aj odporová sila. • Jej pôsobením sa časť energie premení na teplo. • Pri malých rýchlostiach je aj táto premena zanedbateľná a preto súčet veľkosti polohovej a premenenej pohybovej energie je približne rovnaký.
Voľný pád telesa • Pád telesa, pri ktorom sú straty energie zanedbateľne malé, je ideálny dej, ktorý sa nazýva voľný pád telesa. • Pri voľnom páde telesa sa jeho polohová energia postupne mení na pohybovú energiu. • Súčet polohovej energie a pohybovej energie voľne padajúceho telesa má počas celého pohybu telesa rovnakú (konštantnú) hodnotu. • Za ideálnych podmienok sa celková mechanická energia telesa nemení. • Posledná veta vyjadruje fyzikálny zákon, ktorý nazývame zákon zachovania mechanickej energie.
Výkop futbalového brankára • Brankár pri výkope lopty využije najprv pohybovú energiu svojej nohy. • Táto energia sa prenesie na loptu a takto získa lopta pohybovú energiu. • Lopta stúpa do určitej výšky a v najvyššom bode získa maximálnu polohovú energiu. • Pri klesaní nadol sa polohová energia lopty postupne premení opäť na energiu polohovú.
Zákon zachovania mechanickej energie • Súčet polohovej energie a pohybovej energie voľne padajúceho telesa má počas celého pohybu telesa rovnakú (konštantnú) hodnotu. • Za ideálnych podmienok sa celková mechanická energia telesa nemení. Premena energie pri páde voľne padajúceho telesa
Zhrnutie • Polohová energia sa pri niektorých dejoch premieňa na pohybovú energiu a naopak. • Pri premenách môže dochádzať aj k prenosu energie na iné telesá. • Pri vzájomných premenách mechanickej energie platí zákon zachovania mechanickej energie.
Úloha • Vzpierač na obrázku zdvihol činku s hmotnosťou 80 kg do výšky 2 m. • A, Akú prácu vykonal vzpierač ? • B, Akú polohovú energiu majú činky vo výške 2 m ? • C, Akú najväčšiu pohybovú energiu môžu mať činky pri páde na zem ? • D, Aká bude polohová a pohybová energia činiek v polovici dráhy pri páde na zem ?
Riešenie úlohy • m = 80 kg, h = 2 m, g = 10 N/kg, W = ?, Ep = ?, Ek = ? • W = F . s F = Fg = m . g = 80 . 10 = 800 N • A, W = 800 . 2 = 1600 J • Vzpierač vykonal prácu 1600 J • B, V maximálnej výške, čiže vo 2 metroch Ep = W = 1600 J • Ep = m. g . h = 80 . 10 . 2 = 1600 J • C, Najväčšia pohybová energia bude práve rovná maximálnej polohovej energii, pretože došlo k úplnej premene energií. Ep = Ek = W = 1600 J • D, V polovici dráhy činiek pri páde na zem bude polovičná aj veľkosť jednotlivých druhov energií. Celková energia bude rovná vykonanej práci. • Ep = Ek= 800 J W = E = Ep + Ek = 800 + 800 = 1600 J