ENERGIA KINETYCZNA I PRACA

Energia

Energia potencjalna + Energia kinetyczna = Energia mechaniczna.

Energia może mieć wiele postaci i jest wielkością skalarną.

Energia kinematyczna ciała jest związana z ruchem ciała

Gdy V rośnie to E_k rośnie, a E_k = 0 gdy V = 0.

Energia całkowita we wszechświecie ma stałą wartość. Nic we wszechświecie nie ginie, tylko zmienia postać.

W układzie SI podstawową jednostką energii jest Dżul [J]

1J to praca wykonana przez ciało o masie 1kg.

Jeśli działamy siła na ciało to wykonujemy pracę.

Praca W jest to energia przekazana ciału lub od niego odebrana na drodze działania na ciało siłą. W może być:

W > 0 - energia jest przekazana ciału

W < 0 - energia jest odebrana ciału

Gdy energia jest przekazana ciału to praca jest dodatnia, a gdy energia jest ciału odebrana to praca jest ujemna.

W=ΔE_k - W jest równoważne zmianie E_k.

Praca jest skalarem i jednostki pracy są równoważne jednostką energii.

Praca i energia kinetyczna

Jeśli ciało posiada energię to jest zdolne do wykonania energii.

W = F*d

Do obliczenia pracy wykonanej przez silę nad ciałem w czasie jego przemieszczania potrzebna jest tylko składowa siły w kierunku przemieszczenia ciała.
Składowa siły prostopadła do przemieszczenia nie wykonuje żadnej pracy.

- Praca wykonana przez siłę stałą

Praca jest dodatnia gdy siła F lub jej składowa wektorowa jest skierowana zgodnie z przemieszczeniem. Gdy siła jest skierowana przeciwnie do wektora przemieszczenia to praca ma wartość ujemną.

Gdy siła nie ma składowej w kierunku przemieszczenia W = 0.

Jednostki pracy w układzie SI

Jednostką pracy jest J - siła 1N działa na drodze jednego metra

Praca wykonana przez siłę ciężkości

”-„ - oznacza, że podczas wznoszenia ciała, działając na nie siłą ciężkości,
jego E_k zmniejsza się, a E_p rośnie. (siła ciężkości skierowana jest przeciwnie do ruchu ciała).

Prawo Hooke'a - siła sprężystości

F= - k*x Siła jest proporcjonalna do wychylenia * stała sprężystości

k - stała sprężystości
x - wychylenie Praca wykonana przez siłę sprężystości

Jeśli przesuniemy obiekt o X to wykonamy elementarną pracę

Fs- siła działająca na sprężynę.

Praca wykonana przez siłę zmienną wzdłuż jednego kierunku

Praca jest zmianą energii kinetycznej.

Praca równa się zmianie energii kinetycznej.

Moc średnia

Moc chwilowa

1KM(koń mechaniczny) = 746W

1kWh = 10³*3600s = 3,6*10⁶ J = 3,6 MJ

Praca to moc razy czas!

W = P*t

jeśli cos 0 to:
- moc chwilowa

Energia potencjalna i

Zasada zachowania energii

Istnieje grawitacyjna energia potencjalna i energia potencjalna sprężystości.

Siły zachowawcze i siły niezachowawcze. Do sił zachow. zaliczamy siłę ciężkości i sprężystości. Siły niezachowawcze to siły tarcia kinetycznego o siły oporu/tarcia.

Definicja sił zachowawczych

Siła jest zachowawcza jeśli praca wykona przez tę siłę podczas przemieszczania ciała po drodze zamkniętej jest równa zeru. Natomiast siła jest niezachowawcza jeśli praca wykonana przez tę siłę podczas przemieszczania ciała jest różna od zera. Siły tarcia są siłami niezachowawczymi. Dla sił zachowawczych praca jest równa 0 na drodze zamkniętej.

Energia potencjalna - wyznaczaie

- zmiana Ep

Grawitacyjna energia potencjalna
E_P(y) = m*g*y (w kierunku osi Y)

Energia potencjalna sprężystości

Zachowanie energii mechaniecznej E_mech = E_K + E_P = 0

W układzie izolowanym, w którym zamiana energii pochodzi jedynie od sił zachowawczych to E_K i E_P mogą się zmieniać, ale ich suma nie może ulegać zmianie.

Zasada zachowania energii mechanicznej
Zamiana całkowitej energii E układu jest równa energii dostarczonej do układu lub od niego odebranej.

---