TEMAT 20: Zasada zachowania energii mechanicznej.

TEMAT 20: Zasada zachowania energii mechanicznej.
W życiu codziennym obserwujemy przemiany jednego rodzaju energii mechanicznej
w drugi (kinetycznej w potencjalną i na odwrót) lub przekazywanie energii przez jedno ciało
innemu. Zamiana energii potencjalnej w kinetyczną zachodzi podczas swobodnego spadania
ciał pod wpływem siły grawitacji. W górnym położeniu ciało posiada tylko energię
potencjalną ciężkości Ep = mgh, energia kinetyczna wówczas jest równa zero (bo ciało
spoczywa - wartość prędkości jest równa zero). Ciało spadając swobodnie porusza się
ruchem jednostajnie przyspieszonym z przyspieszeniem g, jego szybkość wzrasta - wzrasta
również energia kinetyczna. Równocześnie zmniejsza się jego odległość od powierzchni
ziemi - maleje energia potencjalna. Tuż przed zetknięciem z podłożem jego energia
potencjalna ma wartość zero, a energia kinetyczna osiąga swoje maksimum (maksymalna
szybkość chwilowa). Wartość energii mechanicznej spadającego ciała w górnym i dolnym
położeniu, a także w każdym pośrednim ma wartość stałą i wynosi:
Emechaniczna = Epotencjalna + Ekinetyczna
O ile wzrośnie energia kinetyczna spadającego swobodnie ciała o tyle zmaleje jego
energia potencjalna. Suma obu energii dla dowolnego położenia jest taka sama (jeżeli
pominiemy opór powietrza, a zazwyczaj w zadaniach tak robimy).
Jeżeli pomiędzy ciałami układu działają siły grawitacyjne lub sprężystości, a siła
zewnętrzna nie wykonuje pracy, to energia mechaniczna układu jest wielkością stałą.
ZADANIA:
1. Ciało o masie 10 kg spada z wysokości 20 metrów. Jaka jest wartość energii kinetycznej
tego cieła, gdy znajdzie sie ono na wysokości 5 metrów nad powierzchnią Ziemi?
2. Wózek zjeżdża ze zjeżdżalni o wysokości h=20m i wjeżdża w pionową pętlę o promieniu
R. Jaki jest promień pętli jeżeli w najwyższym górnym położeniu pętli wózek porusza się z
prędkością v=10m/s?
3. Z powierzchni ziemi wyrzucono pionowo w górę ciało z prędkością v=10m/s. Na
wysokości h=3m energia potencjalna tego ciała wynosi E=15J. Ile wynosiła na tej wysokości
jego energia kinetyczna? (Do obliczeń przyjąć: g=10m/s2)
4. Jaki przemiany energii zachodzą przy wypuszczeniu strzały z łuku pionowo do góry?
Dlaczego prędkość opadania strzały jest mniejsza niż prędkość wyrzutu strzały z łuku?
Wykonaj rysunek.