Fyzika pro lékařské a přírodovědné obory Ing. Petr VáchaZS 2015 4 – Mechanická energie a práce.

Prezentace na téma: "Fyzika pro lékařské a přírodovědné obory Ing. Petr VáchaZS 2015 4 – Mechanická energie a práce."— Transkript prezentace:

1 Fyzika pro lékařské a přírodovědné obory Ing. Petr VáchaZS 2015 4 – Mechanická energie a práce

2 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?

3 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

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

5 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

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

7 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

8 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.

9 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

10 Mechanická práce Skalární veličina [W] = J = Nm

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

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

13 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)

14 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?

15 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?

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

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

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

19 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?

20 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?

21 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?

22 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)

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

24 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

25 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°)