Жұмыс.Қуат. Энергия

Импульс

Қозғалыстағы денені оның массасы мен жылдамдығына байланысты болатын бір шамамен сипаттау керек. Мұндай физикалық шама дене импульсі (грекше impulsus-соққы дегенді білдіреді) немесе қозғалысмөлшері деп аталады.

	Денеге белгілі уақыт аралығындағы күш әсерінің өлшемі болып келетін векторлық физи- калық шама
	Механикалық қозғалыстың өлшемі (қозғалыс мөлшері) болып келетін векторлық физикалық шама

Дене импульсі мен күш импульсі арасындағы байланысты Ньютоның екінші заңы арқылы өрнектейміз.

Табиғатта барлық денелер бір-бірімен әрекеттеседі. Көп жағдайларда екі немесе одан да көп денелердің қозғалысы қарастырылады. Сондықтан физикада денелердің тұйық жүйесі деп аталатын ұғым енгізіледі. Тұйықжүйе деп сыртқы күштер әрекет етпеген жағдайда жүйеге енетінденелер бір-бірімен ішкі күштер арқылы ғана әрекеттесетін жүйеніайтады. Негізгі сақталу заңдарының бірі импульстің сақталу заңын қарастырамыз.

 

Тұйық жүиеде өзара әрекеттесетін денелер импульстарының векторлық қосындысы өзгермейді (сақталады). Бұл импульстің сақталу заңы деп аталады.

 

жүйедегі дене массалары, әсерлескенге дейінгі денелер жылдамдығы, әсерлескеннен дейінгі денелердің жылдамды

Импульстің сақталу заңы техникада реактивті қозғалысты пайдалануда қолданылады. Реактивті қозғалыстың қарапайым мысалына үрленген ауа шарының қозғалысы жатады. Үрленген шардың ішіндегі қысым сыртқы атмосфералық қысымнан едәуір артық, ал бос қоя берілген шардың ішіңдегі біраз ауаның төменгі саңылау арқылы сыртқа шығуы шардың жоғары қарай көтерілуін тудырады.

Дененің бір бөлігі одан қандай да бір жылдамдықпен бөлініп шыққан кездегі қозғалысы реактивті қозғалыс деп аталады. Қазіргі заманғы Жердің жасанды серіктерінің, планетааралық саяхат жасайтын зымырандардың қозғалысы реактивті қозғалысқа негізделген.

Конспект сұрақтар

·  Массасы m  оқ υ  жылдамдықпен горизонталь қозғалып тегіс бетте жатқан массасы М  денеге барып тиеді. Оқ оның ішінде қалып қойса, дененің қозғалыс жылдамдығы

·  Массасы  10 кг дененің импульсі 40 кг∙м/с болса, оның жылдамдығы

·  Массалары 400 г  және    600г екі дене бір-біріне  қарама-қарсы қозғалып келе жатып, соқтығысып тоқтады. Егер бірінші дене   3 м/с  жылдамдықпен қозғалған болса, екінші дененің жылдамдығы

·  Автоматтан  атылған оқтың массасы m,  жылдамдығы  υ. Егер  автоматтың  массасы оқтың  массасынан 500 есе артық болса, онда оның жылдамдығының модулі

·  Массалары   бірдей m-ге тең  екі автомобиль Жерге қатысты бірдей бағытта υ және 3υ жылдамдықтармен қозғалады. Бірінші автомобильмен байланысқан  санақ жүйесіндегі екінші автомобильдің импульсі

·  Массасы М=1,5·107 кг   паром  жағамен   салыстырғанда υ0=10 м/с  жылдамдықпен жүзіп келе жатыр. Паром үстіндегі массасы  m="1000"кг  автомобиль пароммен салыстырғанда υ=10 м/с    жылдамдықпен қозғалуда. Пароммен салыстырғандағы автомобильдің импульсі

·  8м/с   жылдамдықпен     қозғалып келе жатқан массасы 50 кг хоккейші массасы  0,5 кг  шайбаны хоккей таяғымен өз қозғалысының бағытына қарай ұрады. Соққыдан кейін шайба 100 м/с жылдамдықпен қозғалады. Хоккейшінің шайбаны соққаннан кейінгі жылдамдығы

·  Массасы 0,2 кг  дене  1 м биіктіктен   8 м/с2  үдеумен түседі. Дене импульсінің өзгерісі

·  Координаталар остеріндегі дене импульстарының проекциясы X:  P1x =  2 кг·м/с ,    P2x= 2,5 кг·м/с,    P2x = -0,5 кг·м/с;     Y:  P1y =-1,5 кг·м/с,    P2y=  3 кг·м/с ,    P2y = -2,5 кг·м/с;

·  Массасы  m  шар   υ   жылдамдықпен   қабырғаға α  бұрышпен серпімді соғылды. Соғылу кезінде қабырғаға берілетін импульс 

Кинетикалық энергия

Кинетикалық энергия (кинема – қозғалыс деген грек сөзінен шыққан) - дене қозғалған кезіндегі энергиясы (дене қозғалысын сипаттайды) Е_к [Дж].

Қозғалыстағы су гидроэлектр станциясының турбиналарын айналдырып, өзінің кинетикалық энергиясын шығындатып жұмыс істейді. Қозғалыстағы ауаның – желдің де кинетикалық энергиясы болады. Атылған оқтың кинетикалық энергиясы оның жылдамдығының есебінен артады.Кинетикалық энергия дененің жылдамдығының квадратына және оның массасына тәуелді.

Кинетикалық энергия туралы теория

күштің әсерінен дене орынауыстыру жасайды және оның жылдамдығы ден ге дейін артады

Атқарылған жұмысты есептейміз

1) (Ньютонның ІІ заңы)

2) 

3)

Дененің массасы мен жылдамдығы квадратының көбейтіндісінің жартысына тең шаманы кинетикалық энергия деп атайды.

а) Таңдап алынған санақ жүйесінде: - Егер дене қозғалмаса  - Егер дене қозғалса, онда  б) Санақ жүйесін сайлап алуға байланысты болғандықтан кинетикалық энергия салыстырмалы шама

 

Конспект сұрақтар

·  Массасы  2 кг дененің кинетикалық энергиясы 400 Дж болса, оның жылдамдығы

·  Массасы 2 кг дененің  кинетикалық энергиясы 900 Дж болса, оның жылдамдығы

·  Массасы 6,6·103 т  ғарыш кемесі    8·103м/с жылдамдықпен қозғалғанда, оның кинетикалық энергиясы

·  Жоғарыдан сырғанап түскен шананың кинетикалық энергиясы 240 Дж.  Егер горизонталь бөліктегі тежелу жолы   12 м  болса, тежелу кезіндегі үйкеліс күші

·  5 м биіктіктен құлаған, массасы 3кг  дененің Жер бетінен 2 м  қашықтықтағы кинетикалық энергиясы     (g=10 м/с2)

·  Штангист штанганы көтергенде  2 с-та  5 кДж  жұмыс жасайды.  Осы кездегі қуат

·  Массасы 2 т, үйкеліс коэффициенті  0,4-ке  тең, авариялық тежелуде  50 м  жүріп тоқтаған автомобильдің кинетикалық  энергиясының өзгерісі (g=10 м/с2)

·  Массасы  1000 т пойыз  72 км/ сағ  жылдамдықпен келе жатқанда, кинетикалық энергиясы

·  Жылдамдығы 800 м/с, массасы  10 кг снаряд  пен массасы   2 т  бірқалыпты қозғалған автомобильдің кинетикалық энергиялары бірдей. Автомобильдің жылдамдығы

·  Массасы 4 кг еркін түсіп келе жатқан дененің жылдамдығы жолдың бір бөлігінде  2-ден  8 м/с-қа дейін артты. Осы жолдағы ауырлық күшінің жұмысы 

Потенциалдық энергия

Потенциалдық энергия - денелердің немесе олардың бөлшектерінің өзара әсерлесуіне байланысты энергия [Дж]

Ол денелердің өзара орналасуына немесе серпімді деформация шамасына тәуелді.

Жерден жоғары көтерілген дененің потенциалдық энергиясы (Ауырлық күшінің жұмысы)

F_а ауырлық күшінің жұмысы теріс таңбамен алынған потенциалдық энергияның өзгерісіне тең.

- Дене құлағанда: А > 0; Е_р кемиді

- Дене көтерілгенде: А < 0; Е_р артады,

- Дене горизонталь қозғалғанда: A=0; Е_р= const

Жер бетінен жоғары көтерілген дененің потенциялдық энергиясы

	Дененің Жермен өзара әсерлесу энергиясы
	Нөлдік деңгейдің (h=0) сайланып алуына байланысты болғандықтан потенциялдық энергия салыстырмалы

 

Серпімді деформацияланған дененің потенциалдық энергиясы. Серпімділік күшінің жұмысы.

Гук заңы бойынша:

Графиктік тәсіл: Серпімділік күші жқмысының сан мәні F=(х) графигімен шектелген фигураның ауданына тең

Трапецияның ауданы

F_серп const болғандықтан F_серп күшінің орташа мәні алынады

 

 

Серпімділік күшінің жұмысы теріс таңбаменалынған потенциялдық энергияның өзгерісіне тең

 

Серпімді деформацияланған дененің потенциалдық энергиясы

дене бөлшектерінің әрекеттесу энергия

Е_р деформацияға тәуелді:

– деформация көп болса Е_р↑

– егер деформацияланбаса Е_р=0

Конспект сұрақтар

1. Потенциялдық энергия 10 кДж, массасы   2 т  дененің  нөлдік деңгейден биіктігі   (g=10 м/с2)

2. Массасы  3 кг  еркін түсіп келе жатқан  дененің  Жер бетінен 2 м  қашықтықтағы потенциалдық энергиясы  (g=10 м/с2)

3. Потенциялық энергиясы 400 Дж,  4 м  биіктіктегі дененің массасы  (g=10 м/с2)

4. 400 Н  күштің әсерінен сығылған, қатаңдығы  104 Н/м, серіппенің потенциялдық энергиясы

5. Серіппесінің қатаңдығы 10000 Н/м динамометрді созып, бала өзі тарта алатын ең үлкен күш  400 Н-ға тең екендігін анықтады. Баланың серіппені созғанда атқаратын жұмысы

6. Серпімді  деформацияланған серіппенің ұзындығын 2 есе арттырсақ, онда оның потенциялдық энергиясы

7. Тік  жоғары лақтырылған дене қозғалыс басынан 4 с өткен соң қайта құлайды. Егер дененің массасы  0,5 кг  болса, дененің лақтырылған мезеттегі кинетикалық энергиясы мен ең биік нүктедегі потенциялық энергиясы  (Ауа кедергісі ескерілмейді, g="10" м/с2)

8. Ойыншық серіппелі пистолеттен атылған массасы 0,01 кг шар тік жоғары 1 м биіктікке көтеріледі. Қатаңдығы  400 Н/м  серіппенің деформациясы  (g=10 м/с2)

9. Ұзындығы 30 см  серіппені 40 см-ге жеткізіп созды. Серіппені  1 см-ге  созу үшін 5·105 Н күш жұмсалады. Созылған серіппенің потенциялық энергиясы