Работа. Мощность. Энергия. Закон сохранения энергии

10 класс физика Работа. Мощность. Энергия. Закон сохранения энергии

Если на тело действует сила и тело под действием этой силы перемещается, то говорят, что сила совершает работу. Механическая работа – это скалярная величина, равная произведению модуля силы, действующей на тело, на модуль перемещения и на косинус угла между вектором силы и вектором перемещения (или скорости).A=Fscosα Работа является скалярной величиной. Она может быть как положительна (0≤α<90°), так и отрицательна (90<α≤180°). При α=90° работа, совершаемая силой, равна нулю. В системе СИ работа измеряется в джоулях (Дж).

Работа силы, совершаемая в единицу времени, называется мощностью. Мощность N – физическая величина, равная отношению работы A к промежутку времени t, в течение которого совершена эта работа: N=A/t В Международной системе (СИ) единица мощности называется ватт (Вт).

Если тело способно совершить работу, то говорят, что оно обладает энергией.  Механическая энергия тела – это скалярная величина, равная максимальной работе, которая может быть совершена в данных условиях. Обозначается Е. Единица энергии в СИ джоулях (Дж). Различают два вида механической энергии – кинетическая Е_к  потенциальная Е_р энергия. Кинетическая энергия – это энергия тела, обусловленная его движением. Физическая величина, равная половине произведения массы тела на квадрат его скорости, называется кинетической энергией тела:

Кинетическая энергия – это энергия движения.

Наряду с кинетической энергией в физике важную роль играет понятие потенциальной энергии или энергии взаимодействия тел. Потенциальная энергия – энергия тела, обусловленная взаимным расположением взаимодействующих между собой тел или частей одного тела. Потенциальная энергия тела в поле силы тяжести (потенциальная энергия тела, поднятого над землёй):

E_р=mgh Она равна работе, которую совершает сила тяжести при опускании тела на нулевой уровень. Понятие потенциальной энергии можно ввести и для упругой силы. Эта сила также обладает свойством консервативности. Растягивая (или сжимая) пружину, мы можем делать это различными способами. Потенциальной энергией пружины (или любого упруго деформированного тела) называют величину

Сумма кинетической и потенциальной энергии тел, составляющих замкнутую систему и взаимодействующих между собой силами тяготения и силами упругости, остается неизменной.

Это утверждение выражает закон сохранения энергии в механических процессах. Он является следствием законов Ньютона. Сумму E=E_к+E_p называют полной механической энергией.

Полная механическая энергия замкнутой системы тел, взаимодействующих между собой только консервативными силами, при любых движениях этих тел не изменяется. Происходят лишь взаимные превращения потенциальной энергии тел в их кинетическую энергию, и наоборот, или переход энергии от одного тела к другому. Е = Е_к + Е_p=const

Выполните задания

1.Какие из следующих утверждений справедливы

А)работа и энергия измеряются в джоулях Б)полная энергия системы никогда не может быть отрицательной В)кинетическая энергия тела может быть положительной и отрицательной Г)работа, совершенная силами, не может быть отрицательной Д)можно определить потенциальную энергия системы как сумму сил трения и гравитационных сил

2.Какое из следующих утверждений, лучше всего отражает термин «энергия»?

А)энергия – мера быстроты движения тела Б)энергия – возможность совершения работы В)энергия – мера совершенной работы за 1секунду Г)энергия по своей сути аналогична силе Д)энергия – это вид материи, которая раньше называлась теплотой и которая может перелетать от тела к телу Е)энергия – то же, что и сила

3.Из формулы Е_р=mgh видно, что потенциальная энергия тела зависит от выбора нулевого энергетического уровня. Какие нижеследующие утверждения верны?

А)выбор места, где h=0, то есть нулевого энергетического уровня, должен быть таким, чтобы потенциальная энергия Е_р была положительна. Б)формула Е_р=mgh справедлива только в том случае, когда нулевой энергетический уровень находится на поверхности земли В)формула Е_р=mgh справедлива только в том случае, , когда нулевой энергетический уровень находится в центре земли Г)если только в какой-то системе меняется потенциальная энергия, то выбирают нулевой энергетический уровень там, где это удобно для решения конкретной задачи Д)если мы изменяем положение нулевого энергетического уровня, то изменение потенциальной энергии компенсируется соответствующим изменением энергии кинетической.

4.Какие из следующих ниже выражений наиболее близки к понятию «кинетическая энергия»?

А)тепловая энергия Б)внутренняя энергия В)потенциальная энергия Г)энергия движения Д)энергия обмена веществ

5.Если во время езды вы увеличиваете скорость автомобиля вдвое, то во сколько раз увеличится кинетическая энергия автомобиля?

6.Трактор массой 1000кг тащит плуг по полю с постоянной скоростью   с помощью горизонтально направленной силы 5000Н. Какова мощность трактора?