Задание для группы №23
Дата: 07.10.2020
Срок выполнения: до 08.10.2020
Занятие № 23,24
Тема: Законы сохранения энергии
Цель: Сформулировать закон сохранения механической энергии, раскрыть его сущность; Создать у студентов правильное понятие о границах его выполнимости. Формирование навыков производить оценку физических величин с применением закона сохранения механической энергии.
ПЛАН
1. Полная механическая энергия.
2. Применеие закона сохранения энергии.
3. Решение задач.
Вопросы
1. Когда тело обладает потенциальной энергией?
2. Когда тело обладает кинетической энергией?
3. Может ли тело обладать кинетической и потенциальной энергией одновременно? Приведите примеры.
Для системы, в которой действуют потенциальные силы, удобно ввести понятие полной механической энергии.
Полная механическая энергия системы – сумма ее кинетической и потенциальной энергии.
Найдем закон изменения полной механической энергии и условия, при которых полная механическая энергия системы сохраняется. Работа сил действующих на тело, равна сумме работ потенциальных и непотенциальных сил:
Работа потенциальных сил равна разности потенциальной энергии тела в начальном и конечном состояниях.
Закон изменения механической энергии.
Изменение механической энергии системы равно работе всех непотенциалных сил:
Если непотенциальные силы отсутствуют, работа непотенциальных сил равна нулю. То механическая система, в которой выполняется это условие, называется консервативной системой.
Сформулируем закон сохранения механической энергии.
В замкнутой консервативной системе полная механическая энергия сохраняется (не изменяется со временем):
Рассмотрим границы применяемости закона сохранения механической энергии.
Он получен из законов Ньютона (справедливых для описания движения системы макрочастиц). Однако этот закон имеет более широкую область применимости, чем законы Ньютона. Полная механическая энергия сохраняется и для систем микрочастиц, для которых законы Ньютона неприменимы.
Закон сохранения механической энергии является следствием однородности времени. Однородность времени состоит в том, что при одинаковых начальных условиях протекание физических процессов не зависит от того, в какой момент эти условия созданы.
Закон сохранения полной механической энергии предполагает взаимное превращение кинетической энергии в потенциальную энергию и обратно в равных количествах. При этом полная энергия остается неизменной.
Справедливость закона сохранения энергии подтверждается экспериментально с высокой степенью точности.
С помощью закона сохранения механической энергии значительно проще находить кинематические величины, чем при непосредственном применении законов движения и законов динамики Ньютона.
Задача на определение начальной скорости тела, брошенного вертикально.
Найдем начальную скорость, с которой теннисист при подаче подбрасывает мяч вертикально. Обычно теннисист выпускает мяч на высоте 2 м. от покрытия, подбрасывая его на максимальную высоту 3,5 м.
Решение задач
Задача 1.
Подбросим детский мяч вертикально вверх. Прикинув высоту поднятия мяча, оценим начальную скорость мяча.
Решается данная задача с применением закона сохранения механической энергии. На глаз определяется высота над полом и максимальная высота подъёма. Приравняв сумму энергий в нижней точке и сумму энергий в точке максимального подъёма, и подставив значения соответствующих кинематических величин, выразим значение начальной скорости.
Задача 2.
Найдите максимальную высоту, на которую поднимается мяч, брошенный вертикально вверх со скоростью 15 метров в секунду.
Домашнее задание
1. Решить задачи
2. Ответить на вопросы:
a) Что называется полной механической энергией системы?
b) Какая система тел называется консервативной?
c) Сформулируйте закон изменения механической энергии.
d) Сформулируйте закон сохранения механической энергии.
Форма отчетности:
Предоставить скан выполненного задания на электронный адрес
ludmilakorotcenkova@gmail.com
или сообщением ВКОНТАКТЕ на адрес
https://vk.com/gpou_mpl