Физика. 10 класс

Урок 13. Работа. Мощность. Энергия. Закон сохранения механической энергии

Работа, мощность, энергия

Работа. Мощность. Энергия. Закон сохранения механической энергии

Необходимо запомнить

ВАЖНО!

Работа постоянной силы равна произведению модулей силы и перемещения точки приложения силы и косинуса угла между ними. $A = F \cdot |\Delta \overrightarrow{r}| \cdot \cos \alpha$

Единица работы: 1 Дж.

Мощность – скорость совершения работы.

$N = \frac{A}{\Delta t}$, $N = F \cdot \frac{|\Delta \overrightarrow{r|}}{\Delta t} \cos\alpha = F\nu \cos\alpha$.

Единица мощности: 1 Вт.

Кинетическая энергия материальной точки $E_k = \frac{m \nu^2}{2}$.

Изменение кинетической энергии материальной точки при её перемещении $A = E_{k2} - E_{k1} = \Delta E_k$.

Работа силы тяжести зависит только от положений начальной и конечной точек траектории $A = mgh_1 - mgh_2$.

При движении тела по замкнутой траектории работа силы тяжести равна нулю.

Работа силы упругости при растяжении пружины, направление силы совпадает с направлением перемещения тела: $A = \frac{kx^2_1}{2} - \frac{kx^2_2}{2} > 0$.

Направление силы противоположно перемещению тела:

$A = \frac{kx_{1}^{2}}{2} + \frac{kx_{2}^{2}}{2} < 0$.

Теорема об изменении кинетической энергии

$\Delta E_k = E_{k2} - E_{k1}$

Работа силы, действующей на тело, равна изменению его кинетической энергии:

$A = \frac{m \nu^2_2}{2} - \frac{m \nu^2_1}{2} = \Delta E_k$.

$A = mgh_1 - mgh_2$ – работа силы тяжести

$A = \frac{kx^2_1}{2} - \frac{kx^2_2}{2}$ – работа силы упругости.

Потенциальная энергия тела в поле силы тяжести:

$E_п = mgh$.

Потенциальная энергия упруго деформированного тела: $E_п = \frac{kx^2}{2}$.

Закон сохранения механической энергии:

$E = E_к + E_п = \frac{m \nu^2}{2} + mgh = const$.

Механическая энергия

Переход Израильтян через Чёрное море

В традиционном предновогоднем выпуске журнала британского Университета Лестера Journal of Physics Special Topics студенты-физики разбирают с точки зрения науки самые разные явления, знакомые нам по книгам и фильмам. В одной из статей под названием «Мощность для чуда» физики обратились к библейской истории о переходе Моисея со своей паствой через Красное море. Согласно Ветхому завету, Моисей взмахнул посохом, поднялся мощный ветер, который поднял морские воды стеной, создав проход, по которому израильтяне смогли уйти в Египет.

Физики подсчитали величину мощности, которая потребовалась бы, чтобы сделать подобное. По их данным, это около 5,73 × 1013 Ватт. Для сравнения: мощность ракеты на взлете примерно на пять порядков меньше. Также они посчитали, сколько силы в ньютонах потребовалось бы для удержания водной стены на время прохода беглецов на другой берег. Это 8,63 × 1012 ньютонов. Для сравнения воздух давит на каждого из нас с силой примерно в 2×105 Ньютонов.

Точное место перехода, о котором говорится в Библии, до сих пор является предметом споров ученых. Авторы работы приняли за основную версию переход через Акабский пролив. Моделирование с помощью Google Earth показало, что расстояние, которое нужно было пересечь израильтянам, равняется примерно 19,03 км. Глубина моря в этом месте составляет от 70 до 205 метров. Исходя из этих данных, ученые смогли подсчитать, какая мощность потребовалась бы ветру, чтобы создать проход шириной примерно в 800 метров.

Чтобы понять, сколько времени ветру пришлось бы удерживать проход открытым, чтобы пройти смогло около 2,4 млн человек, ученые приняли во внимание средние размеры человеческого тела, минимальную дистанцию между людьми при ходьбе и среднюю скорость ходьбы. Всего потребовалось бы 6,46 часа, подсчитали физики.

Подробнее с расчетами можно в статье в Journal of Physics Special Topics

Источник:chrdk.ru

sci-dig.ru/physics/fiziki-poschitali-skolko-moshhnosti-nuzhno-chtobyi-more-rasstupilos-pered-moisei/

http://www.physbook.ru/index.php/Kvant._Закон_сохранения_энергии 

https://www.youtube.com/watch?v=UFav-Eom8wg

Предметы

По алфавиту По предметным областям

Классы

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
angle-skew-bottom mix-copy next-copy-2 no-copy step-1 step-2 step-3 step-4 step-5 step-6 step-6