Praca semestralna semestr drugi liceum
1. Zamień jednostki:
60kJ= 60 000J
5MJ= 5 000 000J
0,3kJ= 300J
63mJ= 0,063J
2. Omów trzy maszyny proste, i podaj ich stosowanie w życiu codziennym.
Maszyny proste - proste urządzenia zastępujące pracę siły na określonej drodze pracą innej siły (zwykle mniejszej) na zmienionej drodze (zwykle dłuższej). W jednej klasie maszyn prostych najprostszą maszyną jest równia pochyła (w tej klasie są klin i śruba), w drugiej klasie — dźwignia (w tej klasie m.in. kołowrót, krążek linowy).
Dźwignia — jedna z maszyn prostych obrotowych, których zadaniem jest uzyskanie działania większej siły przez zastosowanie siły mniejszej. Zbudowana jest ze sztywnej belki zawieszonej na osi. Dźwignia wchodzi w skład wielu mechanizmów, które również często nazywane są w skrócie dźwignią (np. dźwignia zmiany biegów, dźwignia hamulca, dźwignia wycieraczek, dźwignia przerzutki). W zależności od położenia osi względem działających sił rozróżnia się dźwignię dwustronną i jednostronną.
Rodzaje dźwigni:
- dwustronna - siły działają po przeciwnych stronach osi obrotu. Odległość od miejsca przyłożenia siły do osi nazywa się ramieniem dźwigni. Dźwignia pozostaje w równowadze, gdy wypadkowy moment sił przyłożonych do niej wynosi 0.
- jednostronna - różni się od dwustronnej miejscem położenia osi obrotu względem sił. W jednostronnej obie siły znajdują się po tej samej stronie osi.
Zastosowanie dźwigni
Oba rodzaje dźwigni są powszechnie stosowane jako elementy mechanizmów lub jako samodzielne urządzenia. Jednym z najprostszych przykładów jest łom, który w zależności od sposobu użycia może być dźwignią jedno- lub dwuramienną. Co więcej, w trakcie obrotu podczas pracy, zmienia się położenie osi, przez co zmienia się również przekładnia. Często urządzenia wykorzystujące zasadę dźwigni nazywane są potocznie lewarkiem od angielskiego terminu lever oznaczającego dźwignię. Ze sztuk walki znany jest chwyt dźwignia wykorzystujący tę samą zasadę. Także nożyczki, waga czy kombinerki wykorzystywane w życiu codziennym działają na zasadzie dźwigni.
Równia pochyła - jedna z maszyn prostych przesuwanych. Urządzenia, których działanie oparte jest na równi, były używane przez ludzkość od zarania dziejów. Przykładem równi jest dowolna płaska pochylnia.
Równia to płaska powierzchnia nachylona do poziomu pod pewnym kątem. Wyznaczanie parametrów ruchu ciała po tej powierzchni (przede wszystkim wyznaczenie przyspieszenia) nazywane jest zagadnieniem równi.
Klamka, dziadek do orzechów, klamka hamulcowa roweru, taczka, obcęgi to tylko kilka przykładów licznych zastosowań dźwigni.
Rodzaje równi:
- równia bez tarcia - jeżeli między ciałem a powierzchnią równi nie występuje tarcie, to ciało przyspiesza w kierunku stycznym do powierzchni w dół. Przyspieszenie to jest proporcjonalnego do iloczynu przyspieszenia ziemskiego i sinusa kąta nachylenia równi.
- równia z tarciem - jeżeli ciało spoczywa, siła tarcia statycznego równoważy siłę wypadkową działającą na to ciało. Siła tarcia statycznego może przyjąć tylko wartości mniejsze od wynikających z prawa tarcia. Siła tarcia jest kolejną siłą, którą trzeba uwzględnić przy wyznaczaniu siły wypadkowej.
Zastosowanie;
Z zastosowaniem równi pochyłej, spotykamy się na każdym kroku w naszym życiu codziennym. Np. aby umożliwić samochodem wjechanie na jakąś wysokość, buduje się drogi nachylone pod pewnym kątem do poziomu, ponieważ samochód nie mógłby wjechać na dane wzniesienie po pionowej ścianie. Samochód nie ma takiej mocy, aby pokonać własny ciężar, dlatego siła ciężkości musi zostać rozłożona za pomocą równi na składowe. Ułatwia także wnoszenie ciężarów na samochód ciężarowy. Rodzajem równi pochyłej są schody, a także śruba.
Kołowrót - walec o promieniu r z umocowaną na jego końcu korbą o ramieniu R. Na walec nawinięte jest cięgno, na koniec którego działa siła Q zwana siłą użyteczną, natomiast P jest siłą poruszającą. Jeżeli długość korby jest większa od promienia walca, kołowrót umożliwia podnoszenie ciężkiego ciała przy użyciu mniejszej siły.
Zastosowanie:
Urządzenie to znalazło zastosowanie w studniach, z których wyciąga się wodę za pomocą kołowrotu studziennego. Kołowroty znalazły także zastosowanie jako części różnych maszyn, w których rolę korby spełniają koła pasowe. Oprócz tego stosuje się je głównie na statkach przy załadunku materiałów oraz do podnoszenia kotwic, a czasami do przyciągania i cumowania statków.
3. Omów jeden ze sposobów wytwarzania energii i ich wpływ na środowisko naturalne.
Energia wodna
Cała nasza planeta pokryta jest morzami i oceanami. Nic, więc dziwnego, że człowiek nauczył się ją z powodzeniem wykorzystywać do produkcji energii. W tym wypadku wykorzystuje się energię spadającej wody, która ukierunkowana na odpowiednie turbiny powoduje ich obrót. Turbiny te są źródłem energii, z jakiej korzystają potężne generatory do produkcji energii elektrycznej. Jednak budowa elektrowni wodnych najczęściej wiąże się z bardzo wysokimi kosztami. Jednak opłaca się to, ponieważ w tym wypadku otrzymujemy energię w sposób czysty, bez powodowania żadnych zanieczyszczeń. Sama elektrownia wodna także nie zużywa dużo energii elektrycznej. W porównaniu do zwykłych elektrowni gdzie zużycie to jest na poziomie 10% produkowanej energii, to w przypadku elektrowni wodnych wynosi ono nie więcej niż 1%. Ich obsługa także nie jest nadmiernie skomplikowana i nie potrzeba tutaj sztabu ludzi. Energia z takiej elektrowni wodnej może być przesyłana do najbliższych odbiorców, tak więc problem strat energii w czasie przesyłu jest tu raczej nieistotny. Możliwe jest także bardzo proste magazynowanie energii, poprzez wykorzystani zapór, to z kolei zapobiega powstawaniu przerw w dostawach energii elektrycznej. Sama budowa zapór wodnych może, pomóc w rozwoju rolniczym obszarów położonych blisko niej. Inne wykorzystanie energii wodnej to także wykorzystanie pływów morskich, energii cieplnej wody, a także energii fal morskich. W przypadku fal morskich energie można wykorzystać, poprzez zastosowanie pływaka poruszającego się w górę i w dół. W ten sposób taki pływak porusza pompę, która z kolei pompuje wodę na turbinę zasilającą generator. W przypadku elektrowni wykorzystujących energię pływów morskich istotne jest położenie elektrowni. Najbardziej odpowiednie miejsca do ujścia rzek, a zasada działania takiej elektrowni jest bardzo podobna do zasady działania zwykłej elektrowni wodnej. Tutaj także do produkcji energii elektrycznej wykorzystywany jest ruch turbin. Możliwym jest także wykorzystanie energii cieplnej oceanów. W tym wypadku wykorzystuje się różnicę temperatur pomiędzy powierzchnią wody a jej głębinami. Takie elektrownie powstają bezpośrednio na wodzie i noszą nazwę elektrowni maretermicznych.
4. Turysta o ciężarze 800N zdołał w ciągu 2,5h wspiąć się na wysokość 1200m. Jaką prace na sekundę wykonał przeciętnie turysta?
Dane:
F = 800 N - waga turysty (siła)
s = 1200 m - wysokość na która wspiął się turysta (droga)
t= 2,5 h - czas w jakim turysta się wspiął
Szukane:
W/t=? praca na sekundę którą wykonał przeciętnie turysta
Rozwiązanie:
W=F*s
W=800N* 1200m
W= 960 000 J
2,5h=150min
1min=60s
150min*60=9 000s
W/t= 960 000J/ 9 000s
W/t~ 106,68 J/s - w przybliżeniu
Odp. Przeciętnie turysta wykonał 106,68J/s.
5. Wyznacz moc silnika autobusu, który poruczając się z prędkością 54km/h pokonuje opór powietrza i siłę tarcia równe razem 3 kN
Dane:
V=54km/h - prędkość
F=3kN - opór powietrza i siła tarcia
Szukane:
P=? - moc silnika autobusu
Jeżeli samochód porusza się ruchem jednostajnym to z pierwszej zasady dynamiki wnioskujemy że siła ciągu samochodu jest równa siłom oporu.
Rozwiązanie:
1 kN = 1000N
3 kN = 3000 N
1 km/h = 0,277777778 m/s
54km/h*0,277777778=15m/s
V= 15m/s
P=F*V
P= 3000N *15m/s
P= 45000W 1W=0,001kW 45000W*0,001=45kW
P=45kW
Odp:Moc silnika autobusu wynosi 45kW.