Fyzika pro lékařské a přírodovědné obory Ing. Petr VáchaZS – Mechanická energie a práce

Test 1) Atom, původně v klidu, se samovolně rozštěpí na dvě části. Naznačte vektory rychlosti obou částí po rozštěpení. 2) Spojte a utvořte správné věty: První Newtonův zákon Druhý Newtonův zákon … dává do vztahu sílu a zrychlení. … neplatí v neinerciální vztažné soustavě. 3) Je pravda, že… Pokud se kometa pohybuje rychlostí 15 km/s směrem ke Slunci, znamená to jasně, že na ni působí síla?

Test 1) Atom, původně v klidu, se samovolně rozštěpí na dvě části. Naznačte vektory rychlosti obou částí po rozštěpení. Směrem od sebe 2) Spojte a utvořte správné věty: První Newtonův zákon neplatí v neinerciální vztažné soustavě. Druhý Newtonův zákon dává do vztahu sílu a zrychlení. … dává do vztahu sílu a zrychlení. … neplatí v neinerciální vztažné soustavě. 3) Je pravda, že… Pokud se kometa pohybuje rychlostí 15 km/s směrem ke Slunci, znamená to jasně, že na ni působí síla? Není

Úvod Energie – vysvětlení, druhy, mechanická energie Práce, výkon, účinnost Zákon zachování mechanické energie v izolované soustavě (Způsoby získávání energie + elektrárny)

Energie Z řeckého energeia (vůle, síla či schopnost k činům) Skalární veličina, schopnost hmoty (látky nebo pole) konat práci [E] = J = kg.m 2.s -2

Dělení energie podle působící síly Mechanická energie Kinetická energie Potenciální energie Vnitřní energie Tepelná energie Jaderná energie Chemická energie Elektromagnetická energie …

Mechanická energie Potenciální energie Potenciál – „možnost něco udělat“ => potenciální energie – možnost konat práci Mají tělesa nacházející se v potenciálovém poli (gravitačním, elektrostatickém, …) Tíhová: Kinetická energie Spojená s pohybem v dané soustavě

Zákon zachování mech. energie Uvažujeme izolovanou soustavu Energie se nikam nevypaří, nikde se sama neobjeví tj. celková mechanická energie zůstává konstantní, jen se přesouvá mezi jednotlivými složkami Případ padajícího tělesa E k + E p = konst.

Mechanická energie a mechanická práce Celková energie tělesa je dána jakou součet kinetické a potenciální (ZZME) Mírou přeměny energie a mírou přenosu energie z tělesa na těleso je mechanická práce Energie – vyjadřuje fyzikální stav Práce – vyjadřuje fyzikální děj

Mechanická práce Skalární veličina [W] = J = Nm

Výkon Skalární fyzikální veličina Určuje „rychlost“ konání práce – tzv. měrná veličina (jako třeba hustota) P = W/t = Fv, [P] = W

Účinnost Skalární bezrozměrná veličina Určuje podíl výkonu (využité energie) a příkonu (dodané energie) = jaká část dodané energie se spotřebuje na to, co nás zajímá

Smykové tření jev, který vzniká při pohybu tělesa v těsném kontaktu s jiným tělesem, působí proti pohybu Vzniká smýkáním po nedokonalé podložce Tření - mezi pevnými tělesy, v kapalinách a plynech se mluví o odporu prostředí f….součinitel smykového tření F n …normálová síla mezi tělesy (např. tíhová)

Energie – k čemu je? Energii životně potřebujeme – jídlo, teplo, světlo Moderní společnost má vysoké energetické nároky – průmysl, domácnosti, doprava… Odkud se bere energie na Zemi? A odkud bereme energii my?

Energie – Odkud čerpáme Většina spotřebované energie z fosilních zdrojů (uhlí, ropa, zemní plyn) Výroba elektřiny - Odkud se bere energie na Zemi? A odkud bereme energii my?

Energie – Budoucnost (?) Fosilní zdroje jednou dojdou Jako poslední zřejmě dojde uran -> perspektiva jaderných elektráren Fúze – takřka neomezený zdroj při současné spotřebě

Příklady 1) Jaká práce se musela vykonat, aby automobil o hmotnosti 1 t jel rovnoměrně přímočaře rychlostí 120km/h?

Příklady 2) Vypočtěte kinetickou energii uvolněné střešní tašky o hmotnosti 5 kg na konci šesté sekundy jejího pohybu.

Příklady 3) Kolik vody (v lirech) načerpá elektrické čerpadlo do nádrže ve výšce 20 m za 7 minut, má-li příkon 500 W a 60% účinnost?

Příklady 4) Určete práci, kterou musíme vykonat, abychom po vodorovné podlaze přemístili bednu s hmotností 400 kg do vzdálenosti 20 m rovnoměrným pohybem jestliže součinitel tření mezi podlahou a bednou je f = 0,15. Jaká práce by musela být vykonána, kdyby neexistovalo tření?

Příklady 5) Tři děti se přetahují o sáňky. Dvě z nich se je snaží táhnout jedním směrem, třetí opačným. Jejich ruce svírají s vodorovnou podložkou (postupně) úhly 45°, 55° a 40° a působí silami 50N, 80N a 60N. Jaká bude vykonána práce při posunutí sáněk o 20 m?

Příklady 6) Automobil s hmotností 2000 kg projel rovnoměrným přímočarým pohybem po vozovce se stoupáním 8%. Jakou práci vykonal motor automobilu na dráze 1,5 km? (Tření a všechny odpory zanedbáme)

Příklady 7) Jakou rychlost má dítě o hmotnosti 40 kg jedoucí na sáňkách (5 kg) po sjetí 300 m dlouhého kopce se sklonem 10%?

Příklady 8) Motor výtahu zvedne rovnoměrným pohybem náklad s hmotností 240kg do výšky 36m za 90s. a.) Jaký je výkon motoru? b.) Jaký je jeho příkon, pokud η = 96% = 0,96

Příklady -DÚ 9) Vypočtěte velikost minimální vykonané práce, jestliže 8 tvárnic o tíze 120 N a o výšce 8 cm, ležících původně na zemi, bylo narovnáno na sebe. (268,8 J) 10) Nákladní auto vezoucí v cisterně vodu začalo z rovnoměrného přímočarého pohybu rychlostí 15 m/s rovnoměrně zrychlovat, až po 10 s dosáhlo rychlosti 30 m/s. O jaký úhel od vodorovného směru se během zrychlování odchýlila hladina vody v cisterně? (8,53°)