პოტენციური ენერგიის კანონი. ენერგიის შენარჩუნების კანონი. გაზაფხულის პოტენციური ენერგია
ენერგია ყველაზე მნიშვნელოვანი ცნებაა მექანიკაში. რა არის ენერგია? არსებობს მრავალი განმარტება და აქ არის ერთი მათგანი.
რა არის ენერგია?
ენერგია არის სხეულის მუშაობის უნარი.
განვიხილოთ სხეული, რომელიც მოძრაობდა რაღაც ძალების გავლენით და შეცვალა სიჩქარე v 1 → v 2 → . ამ შემთხვევაში სხეულზე მოქმედმა ძალებმა გარკვეული სამუშაო შეასრულეს A.
სხეულზე მოქმედი ყველა ძალის მიერ შესრულებული სამუშაო ტოლია შედეგად მიღებული ძალის მიერ შესრულებული სამუშაოს.
F r → = F 1 → + F 2 →
A = F 1 · s · cos α 1 + F 2 · s · cos α 2 = F р cos α .
დავამყაროთ კავშირი სხეულის სიჩქარის ცვლილებასა და სხეულზე მოქმედი ძალების მიერ შესრულებულ სამუშაოს შორის. სიმარტივისთვის ჩავთვლით, რომ სხეულზე მოქმედებს ერთი ძალა F →, რომელიც მიმართულია სწორი ხაზის გასწვრივ. ამ ძალის გავლენით სხეული ერთნაირად აჩქარებული და სწორი ხაზით მოძრაობს. ამ შემთხვევაში ვექტორები F → , v → , a → , s → ემთხვევა მიმართულებით და შეიძლება ჩაითვალოს ალგებრულ სიდიდეებად.
F → ძალით შესრულებული სამუშაო უდრის A = F s-ს. სხეულის მოძრაობა გამოიხატება ფორმულით s = v 2 2 - v 1 2 2 a. აქედან:
A = F s = F v 2 2 - v 1 2 2 a = m a v 2 2 - v 1 2 2 a
A = m v 2 2 - m v 1 2 2 = m v 2 2 2 - m v 1 2 2 .
როგორც ვხედავთ, ძალის მიერ შესრულებული სამუშაო პროპორციულია სხეულის სიჩქარის კვადრატის ცვლილებისა.
განმარტება. Კინეტიკური ენერგია
სხეულის კინეტიკური ენერგია უდრის სხეულის მასისა და მისი სიჩქარის კვადრატის ნამრავლის ნახევარს.
კინეტიკური ენერგია არის სხეულის მოძრაობის ენერგია. ნულოვანი სიჩქარით ის ნულია.
კინეტიკური ენერგიის თეორემა
კვლავ მივმართოთ განხილულ მაგალითს და ჩამოვაყალიბოთ თეორემა სხეულის კინეტიკური ენერგიის შესახებ.
კინეტიკური ენერგიის თეორემა
სხეულზე მიმართული ძალის მიერ შესრულებული სამუშაო უდრის სხეულის კინეტიკური ენერგიის ცვლილებას. ეს განცხადება ასევე მართალია, როდესაც სხეული მოძრაობს სიდიდისა და მიმართულების შეცვლის ძალის გავლენის ქვეშ.
A = E K 2 - E K 1 .
ამრიგად, v → სიჩქარით მოძრავი m მასის სხეულის კინეტიკური ენერგია უდრის იმ სამუშაოს, რომელიც ძალამ უნდა შეასრულოს სხეულის ამ სიჩქარემდე აჩქარებისთვის.
A = m v 2 2 = E K.
სხეულის შესაჩერებლად სამუშაო უნდა გაკეთდეს
A = - m v 2 2 =- E K
კინეტიკური ენერგია არის მოძრაობის ენერგია. კინეტიკურ ენერგიასთან ერთად არის პოტენციური ენერგიაც, ანუ სხეულებს შორის ურთიერთქმედების ენერგია, რაც დამოკიდებულია მათ მდებარეობაზე.
მაგალითად, სხეული მაღლა დგას დედამიწის ზედაპირზე. რაც უფრო მაღალია ის, მით მეტია პოტენციური ენერგია. როდესაც სხეული ეცემა გრავიტაციის გავლენის ქვეშ, ეს ძალა მუშაობს. უფრო მეტიც, სიმძიმის მუშაობა განისაზღვრება მხოლოდ სხეულის ვერტიკალური მოძრაობით და არ არის დამოკიდებული ტრაექტორიაზე.
Მნიშვნელოვანი!
ზოგადად, ჩვენ შეგვიძლია ვისაუბროთ პოტენციურ ენერგიაზე მხოლოდ იმ ძალების კონტექსტში, რომელთა მუშაობა არ არის დამოკიდებული სხეულის ტრაექტორიის ფორმაზე. ასეთ ძალებს კონსერვატიულს უწოდებენ.
კონსერვატიული ძალების მაგალითები: გრავიტაცია, დრეკადობის ძალა.
როდესაც სხეული ვერტიკალურად მაღლა მოძრაობს, გრავიტაცია უარყოფითად მოქმედებს.
განვიხილოთ მაგალითი, როდესაც ბურთი გადავიდა h 1 სიმაღლის წერტილიდან h 2 სიმაღლის წერტილში.
ამ შემთხვევაში, სიმძიმის ძალამ შეასრულა სამუშაო ტოლი
A = - m g (h 2 - h 1) = - (m g h 2 - m g h 1) .
ეს სამუშაო უდრის საპირისპირო ნიშნით აღებულ m g h ცვლილებას.
მნიშვნელობა E P = m g h არის პოტენციური ენერგია გრავიტაციულ ველში. ნულოვან დონეზე (დედამიწაზე) სხეულის პოტენციური ენერგია ნულის ტოლია.
განმარტება. Პოტენციური ენერგია
პოტენციური ენერგია არის სისტემის მთლიანი მექანიკური ენერგიის ნაწილი, რომელიც მდებარეობს კონსერვატიული ძალების ველში. პოტენციური ენერგია დამოკიდებულია იმ წერტილების პოზიციაზე, რომლებიც ქმნიან სისტემას.
ჩვენ შეგვიძლია ვისაუბროთ პოტენციურ ენერგიაზე გრავიტაციულ ველში, შეკუმშული ზამბარის პოტენციურ ენერგიაზე და ა.შ.
გრავიტაციის მიერ შესრულებული სამუშაო უდრის საპირისპირო ნიშნით აღებული პოტენციური ენერგიის ცვლილებას.
A = - (E P 2 - E P 1) .
ნათელია, რომ პოტენციური ენერგია დამოკიდებულია ნულოვანი დონის არჩევანზე (OY ღერძის წარმოშობა). ხაზგასმით აღვნიშნოთ, რომ ფიზიკური მნიშვნელობა არის შეცვლა პოტენციური ენერგია, როდესაც სხეულები მოძრაობენ ერთმანეთთან შედარებით. ნულოვანი დონის ნებისმიერი არჩევანისთვის, პოტენციური ენერგიის ცვლილება იგივე იქნება.
დედამიწის გრავიტაციულ ველში სხეულების მოძრაობის გაანგარიშებისას, მაგრამ მისგან მნიშვნელოვან დისტანციებზე, აუცილებელია გავითვალისწინოთ უნივერსალური მიზიდულობის კანონი (გრავიტაციული ძალის დამოკიდებულება დედამიწის ცენტრამდე დაშორებაზე) . წარმოვადგინოთ ფორმულა, რომელიც გამოხატავს სხეულის პოტენციური ენერგიის დამოკიდებულებას.
E P = - G m M r.
აქ G არის გრავიტაციული მუდმივი, M არის დედამიწის მასა.
გაზაფხულის პოტენციური ენერგია
წარმოვიდგინოთ, რომ პირველ შემთხვევაში ავიღეთ ზამბარა და გავაგრძელეთ x ოდენობით. მეორე შემთხვევაში ჯერ ზამბარა გავაგრძელეთ 2 x-ით და შემდეგ x-ით შევამცირეთ. ორივე შემთხვევაში ზამბარა x-ით იყო გადაჭიმული, მაგრამ ეს კეთდებოდა სხვადასხვა გზით.
ამ შემთხვევაში, ელასტიური ძალის მიერ შესრულებული სამუშაო, როდესაც ზამბარის სიგრძე იცვლება x-ით ორივე შემთხვევაში, იყო იგივე და ტოლი
A y p r = - A = - k x 2 2 .
რაოდენობას E y p = k x 2 2 ეწოდება შეკუმშული ზამბარის პოტენციური ენერგია. იგი უდრის დრეკადობის ძალის მიერ შესრულებულ სამუშაოს სხეულის მოცემული მდგომარეობიდან ნულოვანი დეფორმაციის მდგომარეობაში გადასვლისას.
თუ შეამჩნევთ შეცდომას ტექსტში, მონიშნეთ იგი და დააჭირეთ Ctrl+Enter
სხეულის იმპულსი
სხეულის იმპულსი არის სიდიდე, რომელიც ტოლია სხეულის მასისა და მისი სიჩქარის ნამრავლის.
უნდა გვახსოვდეს, რომ ჩვენ ვსაუბრობთ სხეულზე, რომელიც შეიძლება წარმოდგენილი იყოს როგორც მატერიალური წერტილი. სხეულის იმპულსს ($p$) იმპულსსაც უწოდებენ. იმპულსის ცნება ფიზიკაში შემოიტანა რენე დეკარტმა (1596–1650). ტერმინი "იმპულსი" მოგვიანებით გაჩნდა (impulsus ლათინურად ნიშნავს "ბიძგს"). იმპულსი არის ვექტორული სიდიდე (სიჩქარის მსგავსად) და გამოიხატება ფორმულით:
$p↖(→)=mυ↖(→)$
იმპულსის ვექტორის მიმართულება ყოველთვის ემთხვევა სიჩქარის მიმართულებას.
იმპულსის SI ერთეული არის სხეულის იმპულსი $1$ კგ მასით, რომელიც მოძრაობს $1$ მ/წმ სიჩქარით; შესაბამისად, იმპულსის ერთეული არის $1$ კგ $·$ მ/წმ.
თუ $∆t$ დროის განმავლობაში სხეულზე (მატერიალურ წერტილზე) მოქმედებს მუდმივი ძალა, მაშინ აჩქარებაც მუდმივი იქნება:
$a↖(→)=((υ_2)↖(→)-(υ_1)↖(→))/(∆t)$
სადაც $(υ_1)↖(→)$ და $(υ_2)↖(→)$ არის სხეულის საწყისი და საბოლოო სიჩქარე. ამ მნიშვნელობის ჩანაცვლებით ნიუტონის მეორე კანონის გამოხატულებაში, მივიღებთ:
$(m((υ_2)↖(→)-(υ_1)↖(→)))/(∆t)=F↖(→)$
ფრჩხილების გახსნით და სხეულის იმპულსისთვის გამოხატვის გამოყენებით, გვაქვს:
$(p_2)↖(→)-(p_1)↖(→)=F↖(→)∆t$
აქ $(p_2)↖(→)-(p_1)↖(→)=∆p↖(→)$ არის იმპულსის ცვლილება დროთა განმავლობაში $∆t$. შემდეგ წინა განტოლება მიიღებს ფორმას:
$∆p↖(→)=F↖(→)∆t$
გამოთქმა $∆p↖(→)=F↖(→)∆t$ არის ნიუტონის მეორე კანონის მათემატიკური გამოსახულება.
ძალის ნამრავლი და მისი მოქმედების ხანგრძლივობა ეწოდება ძალის იმპულსი. Ამიტომაც წერტილის იმპულსის ცვლილება უდრის მასზე მოქმედი ძალის იმპულსის ცვლილებას.
გამოთქმა $∆p↖(→)=F↖(→)∆t$ ეწოდება სხეულის მოძრაობის განტოლება. უნდა აღინიშნოს, რომ იგივე მოქმედება - წერტილის იმპულსის ცვლილება - შეიძლება მიღწეული იყოს მცირე ძალით დიდი ხნის განმავლობაში და დიდი ძალით მოკლე დროში.
სისტემის იმპულსი ტელ. იმპულსის ცვლილების კანონი
მექანიკური სისტემის იმპულსი (მოძრაობის რაოდენობა) არის ვექტორი, რომელიც ტოლია ამ სისტემის ყველა მატერიალური წერტილის იმპულსების ჯამს:
$(p_(syst))↖(→)=(p_1)↖(→)+(p_2)↖(→)+...$
ცვლილებისა და იმპულსის შენარჩუნების კანონები ნიუტონის მეორე და მესამე კანონების შედეგია.
განვიხილოთ სისტემა, რომელიც შედგება ორი სხეულისგან. ძალებს ($F_(12)$ და $F_(21)$ ფიგურაში, რომლებთანაც სისტემის სხეულები ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან, შიდა ეწოდება.
დაე, სისტემაზე შიდა ძალების გარდა მოქმედებდეს გარე ძალები $(F_1)↖(→)$ და $(F_2)↖(→)$. თითოეული სხეულისთვის შეგვიძლია დავწეროთ განტოლება $∆p↖(→)=F↖(→)∆t$. ამ განტოლებების მარცხენა და მარჯვენა გვერდების მიმატებით მივიღებთ:
$(∆p_1)↖(→)+(∆p_2)↖(→)=((F_(12))↖(→)+(F_(21))↖(→)+(F_1)↖(→)+ (F_2)↖(→))∆t$
ნიუტონის მესამე კანონის მიხედვით, $(F_(12))↖(→)=-(F_(21))↖(→)$.
აქედან გამომდინარე,
$(∆p_1)↖(→)+(∆p_2)↖(→)=((F_1)↖(→)+(F_2)↖(→))∆t$
მარცხენა მხარეს არის სისტემის ყველა სხეულის იმპულსების ცვლილებების გეომეტრიული ჯამი, რომელიც უდრის თავად სისტემის იმპულსის ცვლილებას - $(∆p_(syst))↖(→)$. ანგარიში, $(∆p_1)↖(→)+(∆p_2) ↖(→)=((F_1)↖(→)+(F_2)↖(→))∆t$ შეიძლება დაიწეროს:
$(∆p_(syst))↖(→)=F↖(→)∆t$
სადაც $F↖(→)$ არის სხეულზე მოქმედი ყველა გარეგანი ძალის ჯამი. მიღებული შედეგი ნიშნავს, რომ სისტემის იმპულსი შეიძლება შეიცვალოს მხოლოდ გარე ძალებით, ხოლო სისტემის იმპულსის ცვლილება მიმართულია ისევე, როგორც მთლიანი გარე ძალა. ეს არის მექანიკური სისტემის იმპულსის ცვლილების კანონის არსი.
შინაგან ძალებს არ შეუძლიათ სისტემის მთლიანი იმპულსის შეცვლა. ისინი მხოლოდ ცვლიან სისტემის ცალკეული ორგანოების იმპულსებს.
იმპულსის შენარჩუნების კანონი
იმპულსის შენარჩუნების კანონი გამომდინარეობს $(∆p_(syst))↖(→)=F↖(→)∆t$ განტოლებიდან. თუ სისტემაზე არ მოქმედებს გარე ძალები, მაშინ განტოლების მარჯვენა მხარე $(∆p_(syst))↖(→)=F↖(→)∆t$ ხდება ნული, რაც ნიშნავს, რომ სისტემის მთლიანი იმპულსი უცვლელი რჩება. :
$(∆p_(syst))↖(→)=m_1(υ_1)↖(→)+m_2(υ_2)↖(→)=const$
სისტემას, რომელზედაც გარე ძალები არ მოქმედებს ან გარე ძალების შედეგი არის ნული, ეწოდება დახურული.
იმპულსის შენარჩუნების კანონი ამბობს:
სხეულთა დახურული სისტემის მთლიანი იმპულსი მუდმივი რჩება სისტემის სხეულების ერთმანეთთან ურთიერთქმედებისას.
მიღებული შედეგი მოქმედებს სისტემაზე, რომელიც შეიცავს ორგანოების თვითნებურ რაოდენობას. თუ გარე ძალების ჯამი არ არის ნულის ტოლი, მაგრამ მათი პროგნოზების ჯამი რომელიმე მიმართულებით არის ნულის ტოლი, მაშინ სისტემის იმპულსის პროექცია ამ მიმართულებით არ იცვლება. ასე რომ, მაგალითად, დედამიწის ზედაპირზე სხეულთა სისტემა არ შეიძლება ჩაითვალოს დახურულად ყველა სხეულზე მოქმედი მიზიდულობის ძალის გამო, თუმცა, იმპულსების პროგნოზების ჯამი ჰორიზონტალურ მიმართულებით შეიძლება დარჩეს უცვლელი (არარსებობის შემთხვევაში ხახუნის), რადგან ამ მიმართულებით სიმძიმის ძალა არ მუშაობს.
რეაქტიული მოძრაობა
განვიხილოთ მაგალითები, რომლებიც ადასტურებენ იმპულსის შენარჩუნების კანონის მართებულობას.
ავიღოთ საბავშვო რეზინის ბურთი, გავბეროთ და გავუშვათ. ჩვენ დავინახავთ, რომ როდესაც ჰაერი დაიწყებს მის დატოვებას ერთი მიმართულებით, თავად ბურთი მეორე მიმართულებით გაფრინდება. ბურთის მოძრაობა რეაქტიული მოძრაობის მაგალითია. ის აიხსნება იმპულსის შენარჩუნების კანონით: „ბურთს პლუს ჰაერი მასში“ სისტემის მთლიანი იმპულსი ჰაერის გადინებამდე ნულია; მოძრაობისას უნდა დარჩეს ნულის ტოლი; მაშასადამე, ბურთი მოძრაობს ჭავლის ნაკადის მიმართულების საპირისპირო მიმართულებით და ისეთი სიჩქარით, რომ მისი იმპულსი სიდიდით უტოლდება ჰაერის ჭავლის იმპულსს.
რეაქტიული მოძრაობაეძახით სხეულის მოძრაობას, რომელიც ხდება მაშინ, როდესაც მისი რომელიმე ნაწილი გამოეყოფა მისგან ნებისმიერი სიჩქარით. იმპულსის შენარჩუნების კანონის გამო, სხეულის მოძრაობის მიმართულება ეწინააღმდეგება გამოყოფილი ნაწილის მოძრაობის მიმართულებას.
სარაკეტო ფრენები ეფუძნება რეაქტიული ძრავის პრინციპს. თანამედროვე კოსმოსური რაკეტა ძალიან რთული თვითმფრინავია. რაკეტის მასა შედგება სამუშაო სითხის მასისგან (ანუ ცხელი აირები, რომლებიც წარმოიქმნება საწვავის წვის შედეგად და გამოიყოფა რეაქტიული ნაკადის სახით) და საბოლოო, ან, როგორც ამბობენ, „მშრალი“ მასისგან. რაკეტიდან სამუშაო სითხის ამოგდების შემდეგ დარჩენილი რაკეტა.
როდესაც გაზის ჭავლი რაკეტიდან დიდი სიჩქარით ამოდის, თავად რაკეტა საპირისპირო მიმართულებით მიდის. იმპულსის შენარჩუნების კანონის მიხედვით, რაკეტის მიერ შეძენილი იმპულსი $m_(p)υ_p$ უნდა იყოს ტოლი გამოფრქვეული აირების $m_(გაზი)·υ_(გაზი)$:
$m_(p)υ_p=m_(გაზი)·υ_(გაზი)$
აქედან გამომდინარეობს, რომ რაკეტის სიჩქარე
$υ_p=((m_(გაზი))/(m_p))·υ_(გაზი)$
ამ ფორმულიდან ირკვევა, რომ რაც უფრო დიდია რაკეტის სიჩქარე, მით მეტია გამოსხივებული აირების სიჩქარე და სამუშაო სითხის მასის თანაფარდობა (ანუ საწვავის მასა) საბოლოო („მშრალი“) მიმართ. რაკეტის მასა.
ფორმულა $υ_p=((m_(გაზი))/(m_p))·υ_(გაზი)$ მიახლოებითია. არ არის გათვალისწინებული, რომ საწვავის წვისას მფრინავი რაკეტის მასა სულ უფრო და უფრო მცირდება. რაკეტის სიჩქარის ზუსტი ფორმულა 1897 წელს მიიღო კ.ე.ციოლკოვსკიმ და ატარებს მის სახელს.
ძალის მუშაობა
ტერმინი „ნამუშევარი“ ფიზიკაში 1826 წელს შემოიღო ფრანგმა მეცნიერმა ჟ. პონსლეტმა. თუ ყოველდღიურ ცხოვრებაში მხოლოდ ადამიანის შრომას ეძახიან სამუშაო, მაშინ ფიზიკაში და, კერძოდ, მექანიკაში ზოგადად მიღებულია, რომ სამუშაო ძალით სრულდება. სამუშაოს ფიზიკური რაოდენობა ჩვეულებრივ აღინიშნება ასო $A$-ით.
ძალის მუშაობაარის ძალის მოქმედების საზომი, რაც დამოკიდებულია მის სიდიდესა და მიმართულებაზე, ასევე ძალის გამოყენების წერტილის მოძრაობაზე. მუდმივი ძალისა და წრფივი გადაადგილებისთვის, სამუშაო განისაზღვრება ტოლობით:
$A=F|∆r↖(→)|cosα$
სადაც $F$ არის სხეულზე მოქმედი ძალა, $∆r↖(→)$ არის გადაადგილება, $α$ არის კუთხე ძალასა და გადაადგილებას შორის.
ძალის მოქმედება უდრის ძალისა და გადაადგილების მოდულების ნამრავლს და მათ შორის კუთხის კოსინუსს, ანუ $F↖(→)$ და $∆r↖(→)$ ვექტორების სკალარული ნამრავლი.
სამუშაო არის სკალარული რაოდენობა. თუ $α 0$, და თუ $90°
როდესაც სხეულზე მოქმედებს რამდენიმე ძალა, მთლიანი სამუშაო (ყველა ძალის მუშაობის ჯამი) უდრის მიღებული ძალის მუშაობას.
SI-ში მუშაობის ერთეული არის ჯოული($1$ J). $1$ J არის $1$ N ძალის მიერ შესრულებული სამუშაო $1$ m გზაზე ამ ძალის მოქმედების მიმართულებით. ამ ერთეულს ინგლისელი მეცნიერის ჯ. ჯოულის (1818-1889) სახელი ეწოდა: $1$ J = $1$ N $·$ მ. ხშირად გამოიყენება კილოჯოულები და მილიჯოულები: $1$ kJ $= 1000$ J, $1$ mJ $. = $0.001 ჯ.
სიმძიმის სამუშაო
განვიხილოთ სხეული, რომელიც სრიალებს დახრილ სიბრტყეში $α$ დახრილობის კუთხით და $H$ სიმაღლით.
მოდით გამოვხატოთ $∆x$ $H$ და $α$-ით:
$∆x=(H)/(sinα)$
იმის გათვალისწინებით, რომ მიზიდულობის ძალა $F_т=mg$ ქმნის კუთხეს ($90° - α$) მოძრაობის მიმართულებით, $∆x=(H)/(sin)α$ ფორმულის გამოყენებით, ჩვენ ვიღებთ გამოხატულებას გრავიტაციის მუშაობა $A_g$:
$A_g=მგ cos(90°-α) (H)/(sinα)=მგH$
ამ ფორმულიდან ირკვევა, რომ სიმძიმის მიერ შესრულებული სამუშაო დამოკიდებულია სიმაღლეზე და არ არის დამოკიდებული სიბრტყის დახრის კუთხეზე.
Აქედან გამომდინარეობს, რომ:
- გრავიტაციის მუშაობა არ არის დამოკიდებული ტრაექტორიის ფორმაზე, რომლის გასწვრივაც სხეული მოძრაობს, არამედ მხოლოდ სხეულის საწყის და საბოლოო პოზიციაზე;
- როდესაც სხეული მოძრაობს დახურულ ტრაექტორიაზე, გრავიტაციის მიერ შესრულებული სამუშაო ნულის ტოლია, ანუ გრავიტაცია არის კონსერვატიული ძალა (ძალებს, რომლებსაც აქვთ ეს თვისება, ეწოდება კონსერვატიული).
რეაქციის ძალების მუშაობა, უდრის ნულს, ვინაიდან რეაქციის ძალა ($N$) მიმართულია $∆x$ გადაადგილების პერპენდიკულურად.
ხახუნის ძალის მუშაობა
ხახუნის ძალა მიმართულია გადაადგილების $∆x$-ის საპირისპიროდ და ქმნის მას $180°$-ის კუთხეს, ამიტომ ხახუნის ძალის მოქმედება უარყოფითია:
$A_(tr)=F_(tr)∆x·cos180°=-F_(tr)·∆x$
ვინაიდან $F_(tr)=μN, N=mg cosα, ∆x=l=(H)/(sinα),$ მაშინ
$A_(tr)=μmgHctgα$
ელასტიური ძალის მუშაობა
დაე, $l_0$ სიგრძის გაუწელ ზამბარზე იმოქმედოს $F↖(→)$ გარე ძალამ, რომელიც გაჭიმავს მას $∆l_0=x_0$-ით. პოზიციაში $x=x_0F_(კონტროლი)=kx_0$. მას შემდეგ, რაც $F↖(→)$ ძალა შეწყვეტს მოქმედებას $x_0$ წერტილში, ზამბარა შეკუმშულია $F_(control)$ ძალის მოქმედებით.
განვსაზღვროთ დრეკადობის ძალის მოქმედება, როდესაც ზამბარის მარჯვენა ბოლოს კოორდინატი იცვლება $x_0$-დან $x$-მდე. ვინაიდან დრეკადობის ძალა ამ არეში იცვლება წრფივად, ჰუკის კანონს შეუძლია გამოიყენოს მისი საშუალო მნიშვნელობა ამ არეში:
$F_(საკონტროლო ავ.)=(kx_0+kx)/(2)=(k)/(2)(x_0+x)$
შემდეგ სამუშაო (იმ ფაქტის გათვალისწინებით, რომ $(F_(control av.))↖(→)$ და $(∆x)↖(→)$ მიმართულებები ემთხვევა) უდრის:
$A_(კონტროლი)=(k)/(2)(x_0+x)(x_0-x)=(kx_0^2)/(2)-(kx^2)/(2)$
შეიძლება ნაჩვენები იყოს, რომ ბოლო ფორმულის ფორმა არ არის დამოკიდებული $(F_(control av.))↖(→)$-სა და $(∆x)↖(→)$-ს შორის კუთხეზე. ელასტიური ძალების მუშაობა დამოკიდებულია მხოლოდ ზამბარის დეფორმაციებზე საწყის და საბოლოო მდგომარეობებში.
ამრიგად, ელასტიური ძალა, ისევე როგორც მიზიდულობის ძალა, არის კონსერვატიული ძალა.
დენის სიმძლავრე
სიმძლავრე არის ფიზიკური რაოდენობა, რომელიც იზომება სამუშაოს თანაფარდობით იმ პერიოდის განმავლობაში, რომლის დროსაც იგი წარმოიქმნება.
სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, სიმძლავრე გვიჩვენებს, თუ რამდენი სამუშაო კეთდება დროის ერთეულზე (SI-ში - $1$ წმ-ზე).
სიმძლავრე განისაზღვრება ფორმულით:
სადაც $N$ არის სიმძლავრე, $A$ არის სამუშაო შესრულებული $∆t$ დროს.
$N=(A)/(∆t)$ ნაწარმოების ნაცვლად $N=(A)/(∆t)$ ფორმულაში ჩანაცვლებით მისი გამონათქვამი $A=F|(∆r)↖(→)|cosα$, მივიღებთ:
$N=(F|(∆r)↖(→)|cosα)/(∆t)=Fυcosα$
სიმძლავრე ტოლია ძალისა და სიჩქარის ვექტორების სიდიდეებისა და ამ ვექტორებს შორის კუთხის კოსინუსის ნამრავლის.
სიმძლავრე SI სისტემაში იზომება ვატებში (W). ერთი ვატი ($1$ W) არის სიმძლავრე, რომლითაც $1$ J სამუშაო შესრულებულია $1$ s-ისთვის: $1$ W $= 1$ J/s.
ამ ერთეულს ეწოდა ინგლისელი გამომგონებლის J. Watt (Watt) სახელი, რომელმაც ააგო პირველი ორთქლის ძრავა. თავად ჯ. ვატმა (1736-1819) გამოიყენა სიმძლავრის სხვა ერთეული - ცხენის ძალა (hp), რომელიც მან შემოიტანა, რათა შეადარა ორთქლის ძრავისა და ცხენის მოქმედება: $1$ ცხ.ძ. $ = 735,5 $ W.
ტექნოლოგიაში ხშირად გამოიყენება უფრო დიდი სიმძლავრის ერთეულები - კილოვატი და მეგავატი: $1$ კვტ $= 1000$ ვტ, $1$ მეგავატი $= 1000000$ ვტ.
Კინეტიკური ენერგია. კინეტიკური ენერგიის ცვლილების კანონი
თუ სხეულს ან რამდენიმე ურთიერთმოქმედ სხეულს (სხეულების სისტემას) შეუძლია მუშაობა, მაშინ ამბობენ, რომ მათ აქვთ ენერგია.
სიტყვა "ენერგია" (ბერძნულიდან energia - მოქმედება, საქმიანობა) ხშირად გამოიყენება ყოველდღიურ ცხოვრებაში. მაგალითად, ადამიანებს, რომლებსაც შეუძლიათ სამუშაოს სწრაფად შესრულება, ენერგიულებს უწოდებენ, რომლებსაც აქვთ დიდი ენერგია.
ენერგიას, რომელსაც სხეული ფლობს მოძრაობის გამო, კინეტიკური ენერგია ეწოდება.
როგორც ზოგადად ენერგიის განმარტების შემთხვევაში, კინეტიკურ ენერგიაზეც შეგვიძლია ვთქვათ, რომ კინეტიკური ენერგია არის მოძრავი სხეულის მუშაობის უნარი.
ვიპოვოთ $m$ მასის სხეულის კინეტიკური ენერგია, რომელიც მოძრაობს $υ$ სიჩქარით. ვინაიდან კინეტიკური ენერგია არის ენერგია მოძრაობის გამო, მისი ნულოვანი მდგომარეობა არის მდგომარეობა, რომელშიც სხეული ისვენებს. ვიპოვეთ სამუშაო, რომელიც აუცილებელია სხეულისთვის მოცემული სიჩქარის გადასაცემად, ჩვენ ვიპოვით მის კინეტიკურ ენერგიას.
ამისათვის გამოვთვალოთ სამუშაო $∆r↖(→)$ გადაადგილების არეში, როდესაც ძალის ვექტორების მიმართულებები $F↖(→)$ და გადაადგილება $∆r↖(→)$ ემთხვევა. ამ შემთხვევაში სამუშაო თანაბარია
სადაც $∆x=∆r$
წერტილის მოძრაობისთვის $α=const$ აჩქარებით, გადაადგილების გამოხატულებას აქვს ფორმა:
$∆x=υ_1t+(at^2)/(2),$
სადაც $υ_1$ არის საწყისი სიჩქარე.
$A=F·∆x$ განტოლებაში $∆x$-ის გამონათქვამის ჩანაცვლებით $∆x=υ_1t+(at^2)/(2)$-დან და ნიუტონის მეორე კანონის გამოყენებით $F=ma$ მივიღებთ:
$A=ma(υ_1t+(at^2)/(2))=(mat)/(2)(2υ_1+at)$
აჩქარების გამოხატვა საწყისი $υ_1$ და საბოლოო $υ_2$ სიჩქარით $a=(υ_2-υ_1)/(t)$ და ჩანაცვლება $A=ma(υ_1t+(at^2)/(2))=(mat )/ (2)(2υ_1+at)$ გვაქვს:
$A=(m(υ_2-υ_1))/(2)·(2υ_1+υ_2-υ_1)$
$A=(mυ_2^2)/(2)-(mυ_1^2)/(2)$
ახლა საწყის სიჩქარეს ნულამდე გავუტოლებთ: $υ_1=0$, ვიღებთ გამონათქვამს კინეტიკური ენერგია:
$E_K=(mυ)/(2)=(p^2)/(2m)$
ამრიგად, მოძრავ სხეულს აქვს კინეტიკური ენერგია. ეს ენერგია უდრის სამუშაოს, რომელიც უნდა გაკეთდეს იმისათვის, რომ გაიზარდოს სხეულის სიჩქარე ნულიდან $υ$-მდე.
$E_K=(mυ)/(2)=(p^2)/(2m)$-დან გამომდინარეობს, რომ ძალის მიერ სხეულის ერთი პოზიციიდან მეორეზე გადასატანად შესრულებული სამუშაო უდრის კინეტიკური ენერგიის ცვლილებას:
$A=E_(K_2)-E_(K_1)=∆E_K$
ტოლობა $A=E_(K_2)-E_(K_1)=∆E_K$ გამოხატავს თეორემა კინეტიკური ენერგიის ცვლილების შესახებ.
სხეულის კინეტიკური ენერგიის ცვლილება(მატერიალური წერტილი) გარკვეული პერიოდის განმავლობაში უდრის სხეულზე მოქმედი ძალის მიერ ამ დროის განმავლობაში შესრულებულ სამუშაოს.
Პოტენციური ენერგია
პოტენციური ენერგია არის ენერგია, რომელიც განისაზღვრება ურთიერთმოქმედი სხეულების ან იმავე სხეულის ნაწილების ფარდობითი პოზიციით.
ვინაიდან ენერგია განისაზღვრება, როგორც სხეულის მუშაობის უნარი, პოტენციური ენერგია ბუნებრივად განისაზღვრება, როგორც ძალის მიერ შესრულებული სამუშაო, რაც დამოკიდებულია მხოლოდ სხეულების ფარდობით პოზიციაზე. ეს არის გრავიტაციის სამუშაო $A=mgh_1-mgh_2=mgH$ და ელასტიურობის სამუშაო:
$A=(kx_0^2)/(2)-(kx^2)/(2)$
სხეულის პოტენციური ენერგიადედამიწასთან ურთიერთქმედებისას ისინი უწოდებენ რაოდენობას, რომელიც ტოლია ამ სხეულის $m$ მასის ნამრავლს თავისუფალი ვარდნის $g$-ის აჩქარებით და სხეულის $h$ სიმაღლეზე დედამიწის ზედაპირზე:
ელასტიურად დეფორმირებული სხეულის პოტენციური ენერგია არის სიდიდე, რომელიც უდრის სხეულის დრეკადობის (სიხისტის) კოეფიციენტის $k$ და კვადრატული დეფორმაციის ნამრავლის ნახევარს:
$E_p=(1)/(2)k∆l^2$
კონსერვატიული ძალების მუშაობა (სიმძიმე და ელასტიურობა), $E_p=mgh$ და $E_p=(1)/(2)k∆l^2$-ის გათვალისწინებით, გამოიხატება შემდეგნაირად:
$A=E_(p_1)-E_(p_2)=-(E_(p_2)-E_(p_1))=-∆E_p$
ეს ფორმულა საშუალებას გვაძლევს მივცეთ პოტენციური ენერგიის ზოგადი განმარტება.
სისტემის პოტენციური ენერგია არის სიდიდე, რომელიც დამოკიდებულია სხეულების პოზიციაზე, რომლის ცვლილებაც სისტემის საწყისი მდგომარეობიდან საბოლოო მდგომარეობაში გადასვლისას უდრის სისტემის შიდა კონსერვატიული ძალების მუშაობას. საპირისპირო ნიშნით აღებული.
მინუს ნიშანი განტოლების მარჯვენა მხარეს $A=E_(p_1)-E_(p_2)=-(E_(p_2)-E_(p_1))=-∆E_p$ ნიშნავს, რომ როდესაც სამუშაო შესრულებულია შინაგანი ძალებით ( მაგალითად, "კლდე-დედამიწის" სისტემაში გრავიტაციის გავლენის ქვეშ სხეულების მიწაზე დაცემა), სისტემის ენერგია მცირდება. სისტემაში მუშაობას და პოტენციური ენერგიის ცვლილებებს ყოველთვის აქვთ საპირისპირო ნიშნები.
ვინაიდან მუშაობა განსაზღვრავს მხოლოდ პოტენციური ენერგიის ცვლილებას, მაშინ მხოლოდ ენერგიის ცვლილებას აქვს ფიზიკური მნიშვნელობა მექანიკაში. ამრიგად, ნულოვანი ენერგიის დონის არჩევანი თვითნებურია და განისაზღვრება მხოლოდ მოხერხებულობის გათვალისწინებით, მაგალითად, შესაბამისი განტოლებების დაწერის სიმარტივით.
მექანიკური ენერგიის ცვლილებისა და კონსერვაციის კანონი
სისტემის მთლიანი მექანიკური ენერგიამისი კინეტიკური და პოტენციური ენერგიის ჯამი ეწოდება:
იგი განისაზღვრება სხეულების პოზიციით (პოტენციური ენერგია) და მათი სიჩქარით (კინეტიკური ენერგია).
კინეტიკური ენერგიის თეორემის მიხედვით,
$E_k-E_(k_1)=A_p+A_(pr),$
სადაც $A_p$ არის პოტენციური ძალების მუშაობა, $A_(pr)$ არის არაპოტენციური ძალების მუშაობა.
თავის მხრივ, პოტენციური ძალების მუშაობა უდრის სხეულის პოტენციური ენერგიის სხვაობას საწყის $E_(p_1)$ და საბოლოო $E_p$ მდგომარეობებში. ამის გათვალისწინებით, ჩვენ ვიღებთ გამონათქვამს მექანიკური ენერგიის ცვლილების კანონი:
$(E_k+E_p)-(E_(k_1)+E_(p_1))=A_(pr)$
სადაც ტოლობის მარცხენა მხარე არის მთლიანი მექანიკური ენერგიის ცვლილება, ხოლო მარჯვენა მხარე არის არაპოტენციური ძალების მუშაობა.
Ისე, მექანიკური ენერგიის ცვლილების კანონინათქვამია:
სისტემის მექანიკური ენერგიის ცვლილება უდრის ყველა არაპოტენციური ძალის მუშაობას.
მექანიკურ სისტემას, რომელშიც მხოლოდ პოტენციური ძალები მოქმედებენ, კონსერვატიული ეწოდება.
კონსერვატიულ სისტემაში $A_(pr) = 0$. ეს გულისხმობს მექანიკური ენერგიის შენარჩუნების კანონი:
დახურულ კონსერვატიულ სისტემაში მთლიანი მექანიკური ენერგია შენარჩუნებულია (დროთა განმავლობაში არ იცვლება):
$E_k+E_p=E_(k_1)+E_(p_1)$
მექანიკური ენერგიის შენარჩუნების კანონი მიღებულია ნიუტონის მექანიკის კანონებიდან, რომლებიც გამოიყენება მატერიალური წერტილების (ან მაკრონაწილაკების) სისტემაზე.
თუმცა, მექანიკური ენერგიის შენარჩუნების კანონი ასევე მოქმედებს მიკრონაწილაკების სისტემაზე, სადაც თავად ნიუტონის კანონები აღარ გამოიყენება.
მექანიკური ენერგიის შენარჩუნების კანონი დროის ერთგვაროვნების შედეგია.
დროის ერთგვაროვნებაარის ის, რომ იმავე საწყის პირობებში, ფიზიკური პროცესების წარმოშობა არ არის დამოკიდებული იმაზე, თუ რომელ მომენტში იქმნება ეს პირობები.
მთლიანი მექანიკური ენერგიის შენარჩუნების კანონი ნიშნავს, რომ როდესაც კონსერვატიულ სისტემაში კინეტიკური ენერგია იცვლება, მისი პოტენციური ენერგიაც უნდა შეიცვალოს, რათა მათი ჯამი მუდმივი დარჩეს. ეს ნიშნავს ერთი ტიპის ენერგიის მეორეში გადაქცევის შესაძლებლობას.
მატერიის მოძრაობის სხვადასხვა ფორმის მიხედვით განიხილება ენერგიის სხვადასხვა სახეობა: მექანიკური, შინაგანი (ტოლია მოლეკულების ქაოტური მოძრაობის კინეტიკური ენერგიის ჯამის სხეულის მასის ცენტრთან და პოტენციურ ენერგიასთან მიმართებაში. მოლეკულების ურთიერთქმედება ერთმანეთთან), ელექტრომაგნიტური, ქიმიური (რომელიც შედგება ელექტრონების მოძრაობის კინეტიკური ენერგიისა და ელექტრული მათი ურთიერთქმედების ენერგიისგან ერთმანეთთან და ატომურ ბირთვებთან), ბირთვული და ა.შ. ზემოაღნიშნულიდან ირკვევა, რომ ენერგიის დაყოფა სხვადასხვა ტიპებად საკმაოდ თვითნებურია.
ბუნებრივ მოვლენებს, როგორც წესი, თან ახლავს ერთი ტიპის ენერგიის მეორეში გადაქცევა. მაგალითად, სხვადასხვა მექანიზმის ნაწილების ხახუნი იწვევს მექანიკური ენერგიის სითბოდ გადაქცევას, ე.ი. შინაგანი ენერგია.თერმოძრავებში, პირიქით, შიდა ენერგია გარდაიქმნება მექანიკურ ენერგიად; გალვანურ უჯრედებში ქიმიური ენერგია გარდაიქმნება ელექტრო ენერგიად და ა.შ.
ამჟამად ენერგიის ცნება ფიზიკის ერთ-ერთი ძირითადი ცნებაა. ეს კონცეფცია განუყოფლად არის დაკავშირებული მოძრაობის ერთი ფორმის მეორეში გადაქცევის იდეასთან.
ასე ყალიბდება ენერგიის კონცეფცია თანამედროვე ფიზიკაში:
ენერგია არის ყველა სახის მატერიის მოძრაობისა და ურთიერთქმედების ზოგადი რაოდენობრივი საზომი. ენერგია არაფრისგან არ ჩნდება და არ ქრება, მას შეუძლია მხოლოდ ერთი ფორმიდან მეორეში გადასვლა. ენერგიის კონცეფცია აკავშირებს ყველა ბუნებრივ მოვლენას.
მარტივი მექანიზმები. მექანიზმის ეფექტურობა
მარტივი მექანიზმები არის მოწყობილობები, რომლებიც ცვლის სხეულზე მიმართული ძალების სიდიდეს ან მიმართულებას.
ისინი გამოიყენება დიდი ტვირთის გადასატანად ან ასაწევად მცირე ძალისხმევით. მათ შორისაა ბერკეტი და მისი ჯიშები - ბლოკები (მოძრავი და ფიქსირებული), კარიბჭეები, დახრილი სიბრტყე და მისი ჯიშები - სოლი, ხრახნი და ა.შ.
Ბერკეტი. ბერკეტების წესი
ბერკეტი არის ხისტი სხეული, რომელსაც შეუძლია ბრუნოს ფიქსირებული საყრდენის გარშემო.
ბერკეტის წესი ამბობს:
ბერკეტი წონასწორობაშია, თუ მასზე გამოყენებული ძალები უკუპროპორციულია მათი მკლავების მიმართ:
$(F_2)/(F_1)=(l_1)/(l_2)$
$(F_2)/(F_1)=(l_1)/(l_2)$ ფორმულიდან, მასზე პროპორციულობის თვისების გამოყენებით (პროპორციის უკიდურესი წევრების ნამრავლი უდრის მისი შუა წევრების ნამრავლს), ჩვენ შეგიძლიათ მიიღოთ შემდეგი ფორმულა:
მაგრამ $F_1l_1=M_1$ არის ძალის მომენტი, რომელიც ბერკეტს საათის ისრის მიმართულებით აბრუნებს, ხოლო $F_2l_2=M_2$ არის ძალის მომენტი, რომელიც ცდილობს ბერკეტს საათის ისრის საწინააღმდეგოდ. ამრიგად, $M_1=M_2$, რისი დამტკიცება იყო საჭირო.
ბერკეტის გამოყენება ხალხმა ძველ დროში დაიწყო. მისი დახმარებით შესაძლებელი გახდა მძიმე ქვის ფილების აწევა ძველ ეგვიპტეში პირამიდების მშენებლობის დროს. ბერკეტების გარეშე ეს შეუძლებელი იქნებოდა. ბოლოს და ბოლოს, მაგალითად, კეოპსის პირამიდის ასაგებად, რომლის სიმაღლეა $147$ მ, გამოიყენეს ორ მილიონზე მეტი ქვის ბლოკი, რომელთაგან ყველაზე პატარა იწონიდა $2,5$ ტონას!
დღესდღეობით, ბერკეტები ფართოდ გამოიყენება როგორც წარმოებაში (მაგალითად, ამწეები), ასევე ყოველდღიურ ცხოვრებაში (მაკრატელი, მავთულის საჭრელი, სასწორები).
ფიქსირებული ბლოკი
ფიქსირებული ბლოკის მოქმედება მსგავსია ბერკეტის მოქმედების თანაბარი მკლავებით: $l_1=l_2=r$. გამოყენებული ძალა $F_1$ უდრის დატვირთვას $F_2$ და წონასწორობის პირობაა:
ფიქსირებული ბლოკიგამოიყენება მაშინ, როდესაც საჭიროა ძალის მიმართულების შეცვლა მისი სიდიდის შეცვლის გარეშე.
მოძრავი ბლოკი
მოძრავი ბლოკი მოქმედებს ბერკეტის მსგავსად, რომლის მკლავებია: $l_2=(l_1)/(2)=r$. ამ შემთხვევაში წონასწორობის მდგომარეობას აქვს ფორმა:
სადაც $F_1$ არის გამოყენებული ძალა, $F_2$ არის დატვირთვა. მოძრავი ბლოკის გამოყენება იძლევა ძალაში ორმაგ მომატებას.
პულის ამწე (ბლოკის სისტემა)
ჩვეულებრივი ჯაჭვის ამწე შედგება $n$ მოძრავი და $n$ ფიქსირებული ბლოკებისაგან. მისი გამოყენება იძლევა ძალას $2n$-ჯერ:
$F_1=(F_2)/(2n)$
დენის ჯაჭვის ამწეშედგება n მოძრავი და ერთი ფიქსირებული ბლოკისგან. სიმძლავრის საყრდენის გამოყენება იძლევა $2^n$-ჯერ გაზრდის ძალას:
$F_1=(F_2)/(2^n)$
ხრახნი
ხრახნი არის დახრილი სიბრტყე, რომელიც დახვეულია ღერძის გარშემო.
პროპელერზე მოქმედი ძალების წონასწორობის მდგომარეობას აქვს ფორმა:
$F_1=(F_2სთ)/(2πr)=F_2tgα, F_1=(F_2სთ)/(2πR)$
სადაც $F_1$ არის გარე ძალა, რომელიც გამოიყენება პროპელერზე და მოქმედებს მისი ღერძიდან $R$ მანძილზე; $F_2$ არის ძალა, რომელიც მოქმედებს პროპელერის ღერძის მიმართულებით; $h$ - პროპელერის მოედანი; $r$ არის ძაფის საშუალო რადიუსი; $α$ არის ძაფის დახრის კუთხე. $R$ არის ბერკეტის (ქანჩის) სიგრძე, რომელიც ბრუნავს ხრახნს $F_1$ ძალით.
ეფექტურობა
ეფექტურობის კოეფიციენტი (ეფექტურობა) არის სასარგებლო სამუშაოს თანაფარდობა ყველა დახარჯულ სამუშაოსთან.
ეფექტურობა ხშირად გამოხატულია პროცენტულად და აღინიშნება ბერძნული ასო $η$ ("ეს"):
$η=(A_p)/(A_3)·100%$
სადაც $A_n$ არის სასარგებლო სამუშაო, $A_3$ არის მთელი დახარჯული სამუშაო.
სასარგებლო სამუშაო ყოველთვის წარმოადგენს მთლიანი სამუშაოს მხოლოდ ნაწილს, რომელსაც ადამიანი ხარჯავს ამა თუ იმ მექანიზმის გამოყენებით.
შესრულებული სამუშაოს ნაწილი იხარჯება ხახუნის ძალების დაძლევაზე. ვინაიდან $A_3 > A_n$, ეფექტურობა ყოველთვის არის $1$-ზე ნაკლები (ან $< 100%$).
ვინაიდან ამ თანასწორობის თითოეული ნამუშევარი შეიძლება გამოისახოს შესაბამისი ძალისა და გავლილი მანძილის ნამრავლად, ის შეიძლება გადაიწეროს შემდეგნაირად: $F_1s_1≈F_2s_2$.
Აქედან გამომდინარეობს, რომ, მოქმედი მექანიზმის საშუალებით მოგებისას, გზაში ამდენივეჯერ ვკარგავთ და პირიქით. ამ კანონს მექანიკის ოქროს წესს უწოდებენ.
მექანიკის ოქროს წესი არის მიახლოებითი კანონი, რადგან ის არ ითვალისწინებს გამოყენებული მოწყობილობების ნაწილების ხახუნის და სიმძიმის დაძლევის მუშაობას. მიუხედავად ამისა, ის შეიძლება ძალიან სასარგებლო იყოს ნებისმიერი მარტივი მექანიზმის მუშაობის ანალიზში.
ასე, მაგალითად, ამ წესის წყალობით, დაუყოვნებლივ შეგვიძლია ვთქვათ, რომ ფიგურაში ნაჩვენები მუშაკი, ტვირთის აწევის ძალის ორმაგი მომატებით $10$ სმ-ით, მოუწევს ბერკეტის საპირისპირო ბოლო 20$-ით დაწევა. $ სმ.
სხეულების შეჯახება. ელასტიური და არაელასტიური ზემოქმედება
იმპულსისა და მექანიკური ენერგიის კონსერვაციის კანონები გამოიყენება შეჯახების შემდეგ სხეულების მოძრაობის პრობლემის გადასაჭრელად: შეჯახებამდე ცნობილი იმპულსებისა და ენერგიებიდან განისაზღვრება ამ რაოდენობების მნიშვნელობები შეჯახების შემდეგ. განვიხილოთ დრეკადი და არაელასტიური ზემოქმედების შემთხვევები.
დარტყმას ეწოდება აბსოლუტურად არაელასტიური, რის შემდეგაც სხეულები ქმნიან ერთიან სხეულს, რომელიც მოძრაობს გარკვეული სიჩქარით. ამ უკანასკნელის სიჩქარის პრობლემა მოგვარებულია $m_1$ და $m_2$ მასებით სხეულთა სისტემის იმპულსის შენარჩუნების კანონის გამოყენებით (თუ საუბარია ორ სხეულზე) ზემოქმედებამდე და მის შემდეგ:
$m_1(υ_1)↖(→)+m_2(υ_2)↖(→)=(m_1+m_2)υ↖(→)$
აშკარაა, რომ არაელასტიური ზემოქმედების დროს სხეულების კინეტიკური ენერგია შენარჩუნებული არ არის (მაგალითად, $(υ_1)↖(→)=-(υ_2)↖(→)$ და $m_1=m_2$-ისთვის ხდება ნულის ტოლი. ზემოქმედების შემდეგ).
ზემოქმედებას, რომელშიც შენარჩუნებულია არა მხოლოდ იმპულსების ჯამი, არამედ ზემოქმედების ქვეშ მყოფი სხეულების კინეტიკური ენერგიების ჯამიც, აბსოლუტურად ელასტიური ეწოდება.
აბსოლუტურად ელასტიური ზემოქმედებისთვის, შემდეგი განტოლებები მოქმედებს:
$m_1(υ_1)↖(→)+m_2(υ_2)↖(→)=m_1(υ"_1)↖(→)+m_2(υ"_2)↖(→);$
$(m_(1)υ_1^2)/(2)+(m_(2)υ_2^2)/(2)=(m_1(υ"_1)^2)/(2)+(m_2(υ"_2 )^2)/(2)$
სადაც $m_1, m_2$ არის ბურთების მასები, $υ_1, υ_2$ არის ბურთების სიჩქარე დარტყმამდე, $υ"_1, υ"_2$ არის ბურთების სიჩქარე დარტყმის შემდეგ.
ენერგია- მოძრაობისა და ურთიერთქმედების სხვადასხვა ფორმის უნივერსალური საზომი.
სხეულის მექანიკური მოძრაობის ცვლილება გამოწვეულია სხვა სხეულებიდან მასზე მოქმედი ძალებით. ურთიერთმოქმედ სხეულებს შორის ენერგიის გაცვლის პროცესის რაოდენობრივად აღწერის მიზნით, კონცეფცია დანერგილია მექანიკაში. ძალის მუშაობა.
თუ სხეული მოძრაობს სწორი ხაზით და მასზე მოქმედებს მუდმივი ძალა ფ, აკეთებს გარკვეულ კუთხეს α მოძრაობის მიმართულებით, მაშინ ამ ძალის მუშაობა უდრის F s ძალის პროექციას მოძრაობის მიმართულებაზე (F s = Fcosα), გამრავლებული გამოყენების წერტილის შესაბამის მოძრაობაზე. ძალის:
თუ ავიღებთ ტრაექტორიის მონაკვეთს 1 წერტილიდან 2 წერტილამდე, მაშინ მასზე მუშაობა უდრის ელემენტარული სამუშაოების ალგებრულ ჯამს ბილიკის ცალკეულ უსასრულოდ მცირე მონაკვეთებზე. აქედან გამომდინარე, ეს თანხა შეიძლება შემცირდეს ინტეგრალამდე 
სამუშაო ერთეული - ჯოული(J): 1 J არის 1 ნ ძალის მიერ შესრულებული სამუშაო 1 მ გზაზე (1 J = 1 ნ მ).
მუშაობის სიჩქარის დასახასიათებლად შემოღებულია ძალაუფლების კონცეფცია:
დროის განმავლობაში dt ძალა ფმუშაობს ფდ რდა ამ ძალის მიერ განვითარებული ძალა დროის მოცემულ მომენტში 
ე.ი. უდრის ძალის ვექტორის სკალარული ნამრავლისა და სიჩქარის ვექტორის, რომლითაც მოძრაობს ამ ძალის გამოყენების წერტილი; N არის სკალარული სიდიდე.
სიმძლავრის ერთეული - ვატი(W): 1 W - სიმძლავრე, რომლის დროსაც 1 J სამუშაო შესრულებულია 1 წამში (1 W = 1 J/s)
კინეტიკური და პოტენციური ენერგია.
Კინეტიკური ენერგიამექანიკური სისტემის არის განსახილველი სისტემის მექანიკური მოძრაობის ენერგია.
ძალის ფ, მოქმედებს სხეულზე მოსვენებულ მდგომარეობაში და აყენებს მას მოძრაობაში, მუშაობს და მოძრავი სხეულის ენერგია იზრდება დახარჯული სამუშაოს რაოდენობით. ეს ნიშნავს, რომ ძალის მუშაობა dA ფიმ გზის გასწვრივ, რომელიც სხეულმა გაიარა სიჩქარის 0-დან v-მდე გაზრდის დროს, იხარჯება სხეულის კინეტიკური ენერგიის dT გაზრდაზე, ე.ი.
ნიუტონის მეორე კანონის გამოყენება და გადაადგილებაზე გამრავლება d რვიღებთ
(1)
ფორმულიდან (1) ირკვევა, რომ კინეტიკური ენერგია დამოკიდებულია მხოლოდ სხეულის (ან წერტილის) მასაზე და სიჩქარეზე, ანუ სხეულის კინეტიკური ენერგია დამოკიდებულია მხოლოდ მისი მოძრაობის მდგომარეობაზე.
Პოტენციური ენერგია- მექანიკური ენერგია სხეულის სისტემები, რაც განისაზღვრება მათ შორის ურთიერთქმედების ძალების ბუნებით და მათი ურთიერთმდებარეობით.
მოდით, სხეულების ურთიერთქმედება ერთმანეთზე განხორციელდეს ძალის ველებით (მაგალითად, დრეკადობის ძალების ველები, გრავიტაციული ძალების ველები), რომლებიც ხასიათდება იმით, რომ სისტემაში მოქმედი ძალების მუშაობა სხეულის გადაადგილებისას. პირველი პოზიციიდან მეორემდე არ არის დამოკიდებული ტრაექტორიაზე, რომლის გასწვრივ მოხდა მოძრაობა, არამედ დამოკიდებულია მხოლოდ სისტემის საწყისი და საბოლოო პოზიციები. ასეთ ველებს ე.წ პოტენციალიდა მათში მოქმედი ძალები არიან კონსერვატიული. თუ ძალის მიერ შესრულებული სამუშაო დამოკიდებულია სხეულის ტრაექტორიაზე, რომელიც მოძრაობს ერთი პოზიციიდან მეორეზე, მაშინ ასეთ ძალას ე.წ. გამანადგურებელი; გაფანტული ძალის მაგალითია ხახუნის ძალა.
P ფუნქციის სპეციფიკური ფორმა დამოკიდებულია ძალის ველის ტიპზე. მაგალითად, მ მასის სხეულის პოტენციური ენერგია, რომელიც აწეულია დედამიწის ზედაპირიდან h სიმაღლეზე, უდრის (7)
სისტემის მთლიანი მექანიკური ენერგია - მექანიკური მოძრაობისა და ურთიერთქმედების ენერგია:
ანუ კინეტიკური და პოტენციური ენერგიების ჯამის ტოლია.
ენერგიის შენარჩუნების კანონი.
ანუ სისტემის მთლიანი მექანიკური ენერგია მუდმივი რჩება. გამოთქმა (3) არის მექანიკური ენერგიის შენარჩუნების კანონი: სხეულთა სისტემაში, რომელთა შორის მოქმედებს მხოლოდ კონსერვატიული ძალები, მთლიანი მექანიკური ენერგია შენარჩუნებულია, ანუ ის არ იცვლება დროთა განმავლობაში.
მექანიკურ სისტემებს, რომელთა სხეულებზე მოქმედებს მხოლოდ კონსერვატიული ძალები (როგორც შიდა, ასევე გარეგანი) ეწოდება კონსერვატიული სისტემები
და ჩვენ ვაყალიბებთ მექანიკური ენერგიის შენარჩუნების კანონს შემდეგნაირად: კონსერვატიულ სისტემებში მთლიანი მექანიკური ენერგია შენარჩუნებულია.
9. აბსოლუტურად დრეკადი და არაელასტიური სხეულების ზემოქმედება.
დაარტყაარის ორი ან მეტი სხეულის შეჯახება, რომლებიც ურთიერთქმედებენ ძალიან მოკლე დროში.
ზემოქმედებისას სხეულები განიცდიან დეფორმაციას. ზემოქმედების კონცეფცია გულისხმობს, რომ დარტყმის სხეულების ფარდობითი მოძრაობის კინეტიკური ენერგია მოკლედ გარდაიქმნება დრეკადობის დეფორმაციის ენერგიად. დარტყმის დროს ენერგია გადანაწილდება შეჯახებულ სხეულებს შორის. ექსპერიმენტებმა აჩვენა, რომ შეჯახების შემდეგ სხეულების ფარდობითი სიჩქარე არ აღწევს თავის მნიშვნელობას შეჯახებამდე. ეს აიხსნება იმით, რომ არ არსებობს იდეალურად ელასტიური სხეულები ან იდეალურად გლუვი ზედაპირები. სხეულების ფარდობითი სიჩქარის ნორმალური კომპონენტის შეფარდება დარტყმის შემდეგ სხეულების ფარდობითი სიჩქარის ნორმალურ კომპონენტთან შეფარდებამდე ე.წ. აღდგენის ფაქტორიε: ε = ν n "/ν n სადაც ν n "-დარტყმის შემდეგ; ν n – ზემოქმედებამდე.
თუ შეჯახებული სხეულებისთვის ε=0, მაშინ ასეთ სხეულებს უწოდებენ აბსოლუტურად არაელასტიური, თუ ε=1 - აბსოლუტურად ელასტიური. პრაქტიკაში ყველა ორგანოსთვის 0<ε<1. Но в некоторых случаях тела можно с большой степенью точности рассматривать либо как абсолютно неупругие, либо как абсолютно упругие.
დარტყმის ხაზიეწოდება სწორი ხაზი, რომელიც გადის სხეულების შეხების წერტილში და პერპენდიკულარულია მათი შეხების ზედაპირზე. დარტყმა ჰქვია მთავარი, თუ შეჯახებამდე სხეულები მოძრაობენ სწორი ხაზის გასწვრივ, რომელიც გადის მათ მასის ცენტრებში. აქ განვიხილავთ მხოლოდ ცენტრალურ აბსოლუტურად ელასტიურ და აბსოლუტურად არაელასტიურ ზემოქმედებას.
აბსოლუტურად ელასტიური ზემოქმედება- ორი სხეულის შეჯახება, რის შედეგადაც არ რჩება დეფორმაცია შეჯახებაში მონაწილე ორივე სხეულში და სხეულების მთელი კინეტიკური ენერგია დარტყმის შემდეგ ზემოქმედებამდე კვლავ გადაიქცევა თავდაპირველ კინეტიკურ ენერგიად.
აბსოლუტურად ელასტიური ზემოქმედებისთვის დაცულია კინეტიკური ენერგიის შენარჩუნების კანონი და იმპულსის შენარჩუნების კანონი.
აბსოლუტურად არაელასტიური ზემოქმედება- ორი სხეულის შეჯახება, რის შედეგადაც სხეულები უერთდებიან, მოძრაობენ უფრო შორს, როგორც ერთი მთლიანი. სრულიად არაელასტიური ზემოქმედების დემონსტრირება შესაძლებელია პლასტილინის (თიხის) ბურთების გამოყენებით, რომლებიც ერთმანეთისკენ მოძრაობენ.
Კინეტიკური ენერგიამექანიკური სისტემის არის ამ სისტემის მექანიკური მოძრაობის ენერგია.
ძალის ფ, მოქმედებს სხეულზე მოსვენებულ მდგომარეობაში და იწვევს მის მოძრაობას, მუშაობს და მოძრავი სხეულის ენერგია იზრდება დახარჯული სამუშაოს რაოდენობით. ასე რომ, სამუშაო dAძალა ფიმ გზაზე, რომელიც სხეულმა გაიარა სიჩქარის 0-დან v-მდე გაზრდისას, მიდის კინეტიკური ენერგიის გაზრდისკენ dTსხეულები, ე.ი.
ნიუტონის მეორე კანონის გამოყენება ფ=მდ ვ/დტ
და ტოლობის ორივე მხარის გამრავლება გადაადგილებაზე d რ, ვიღებთ
ფდ რ=მ(დ ვ/dt)dr=dA
ამრიგად, მასის სხეული T,სიჩქარით მოძრაობს v,აქვს კინეტიკური ენერგია
T = tვ 2 /2. (12.1)
ფორმულიდან (12.1) ცხადია, რომ კინეტიკური ენერგია დამოკიდებულია მხოლოდ სხეულის მასაზე და სიჩქარეზე, ანუ სისტემის კინეტიკური ენერგია მისი მოძრაობის მდგომარეობის ფუნქციაა.
ფორმულის (12.1) გამოყვანისას ვარაუდობდნენ, რომ მოძრაობა განიხილებოდა ინერციული მითითების სისტემაში, რადგან სხვაგვარად შეუძლებელი იქნებოდა ნიუტონის კანონების გამოყენება. სხვადასხვა ინერციულ საცნობარო სისტემაში, რომლებიც მოძრაობენ ერთმანეთთან შედარებით, სხეულის სიჩქარე და, შესაბამისად, მისი კინეტიკური ენერგია არ იქნება იგივე. ამრიგად, კინეტიკური ენერგია დამოკიდებულია საცნობარო ჩარჩოს არჩევანზე.
Პოტენციური ენერგია -სხეულთა სისტემის მექანიკური ენერგია, რომელიც განისაზღვრება მათი ურთიერთგანლაგებით და მათ შორის ურთიერთქმედების ძალების ბუნებით.
მოდით, სხეულების ურთიერთქმედება განხორციელდეს ძალის ველების მეშვეობით (მაგალითად, დრეკადობის ძალების ველი, გრავიტაციული ძალების ველი), რომელიც ხასიათდება იმით, რომ მოქმედი ძალების მიერ სხეულის ერთი პოზიციიდან მეორეზე გადაადგილებისას შესრულებული სამუშაო მოქმედებს. არ არის დამოკიდებული ტრაექტორიაზე, რომლის გასწვრივ მოხდა ეს მოძრაობა და დამოკიდებულია მხოლოდ საწყის და დასასრულ პოზიციებზე. ასეთ ველებს ე.წ პოტენციალი,და მათში მოქმედი ძალები არიან კონსერვატიული.თუ ძალის მიერ შესრულებული სამუშაო დამოკიდებულია სხეულის ტრაექტორიაზე, რომელიც მოძრაობს ერთი წერტილიდან მეორეში, მაშინ ასეთ ძალას ე.წ. დისპაციური;ამის მაგალითია ხახუნის ძალა.
ძალთა პოტენციურ ველში მყოფ სხეულს აქვს პოტენციური ენერგია II. სისტემის კონფიგურაციის ელემენტარული (უსასრულო) ცვლილების დროს კონსერვატიული ძალების მიერ შესრულებული სამუშაო უდრის მინუს ნიშნით აღებული პოტენციური ენერგიის ზრდას, რადგან სამუშაო შესრულებულია პოტენციური ენერგიის შემცირების გამო:
სამუშაო დ აგამოხატული, როგორც ძალის წერტილის ნამრავლი ფგადაადგილება დ რდა გამონათქვამი (12.2) შეიძლება დაიწეროს როგორც
ფდ რ=-dP. (12.3)
ამიტომ, თუ ფუნქცია P( რ), შემდეგ ფორმულიდან (12.3) შეგიძლიათ იპოვოთ ძალა ფმოდულისა და მიმართულების მიხედვით.
პოტენციური ენერგია შეიძლება განისაზღვროს (12.3) საფუძველზე, როგორც
სადაც C არის ინტეგრაციის მუდმივი, ანუ პოტენციური ენერგია განისაზღვრება რაიმე თვითნებურ მუდმივამდე. თუმცა, ეს არ არის ასახული ფიზიკურ კანონებში, რადგან ისინი მოიცავს ან განსხვავებას პოტენციურ ენერგიებში სხეულის ორ პოზიციაში, ან P-ის წარმოებულს კოორდინატებთან მიმართებაში. მაშასადამე, სხეულის პოტენციური ენერგია გარკვეულ პოზიციაზე მიჩნეულია ნულის ტოლად (არრჩეულია ნულოვანი საცნობარო დონე), ხოლო სხეულის ენერგია სხვა პოზიციებზე იზომება ნულოვანი დონის მიმართ. კონსერვატიული ძალებისთვის
ან ვექტორული სახით
ფ=-gradP, (12.4) სადაც
(მე, ჯ, კ- კოორდინატთა ღერძების ერთეული ვექტორები). გამოსახულებით (12.5) განსაზღვრული ვექტორი ეწოდება სკალარული P-ის გრადიენტი.
მისთვის grad P აღნიშვნასთან ერთად გამოიყენება აღნიშვნა P. („ნაბლა“) ნიშნავს სიმბოლურ ვექტორს ე.წ ოპერატორიჰამილტონი ან nabla ოპერატორის მიერ:
P ფუნქციის სპეციფიკური ფორმა დამოკიდებულია ძალის ველის ბუნებაზე. მაგალითად, მასის სხეულის პოტენციური ენერგია T,სიმაღლეზე აწეული თდედამიწის ზედაპირის ზემოთ უდრის
პ = მგ/სთ,(12.7)
სად არის სიმაღლე თიზომება ნულოვანი დონიდან, რისთვისაც P 0 = 0. გამოხატულება (12.7) პირდაპირ გამომდინარეობს იქიდან, რომ პოტენციური ენერგია უდრის სიმძიმის მიერ შესრულებულ სამუშაოს, როდესაც სხეული ეცემა სიმაღლიდან. თდედამიწის ზედაპირზე.
ვინაიდან საწყისი არჩეულია თვითნებურად, პოტენციურ ენერგიას შეიძლება ჰქონდეს უარყოფითი მნიშვნელობა (კინეტიკური ენერგია ყოველთვის დადებითია. !}თუ დედამიწის ზედაპირზე მყოფი სხეულის პოტენციურ ენერგიას ავიღებთ ნულის ტოლფასი, მაშინ სხეულის პოტენციური ენერგია, რომელიც მდებარეობს ლილვის ბოლოში (სიღრმე h"), P. = - მგჰ".
ვიპოვოთ ელასტიურად დეფორმირებული სხეულის (გაზაფხულის) პოტენციური ენერგია. ელასტიური ძალა დეფორმაციის პროპორციულია:
ფ X კონტროლი = -kx,
სად ფ x კონტროლი - ელასტიური ძალის პროექცია ღერძზე X;კ- ელასტიურობის კოეფიციენტი(გაზაფხულისთვის - სიმტკიცე),და მინუს ნიშანი იმაზე მიუთითებს ფ x კონტროლი მიმართულია დეფორმაციის საპირისპირო მიმართულებით X.
ნიუტონის მესამე კანონის მიხედვით, დეფორმირების ძალა ტოლია დრეკადობის ძალის სიდიდით და მიმართულია მის საწინააღმდეგოდ, ე.ი.
ფ x =-F x კონტროლი =kxელემენტარული სამუშაო dA,შესრულებული ძალით F x უსასრულოდ მცირე დეფორმაციისას dx, უდრის
dA = F x dx = kxdx,
სრული სამუშაო
მიდის წყაროს პოტენციური ენერგიის გასაზრდელად. ამრიგად, ელასტიურად დეფორმირებული სხეულის პოტენციური ენერგია
პ =kx 2 /2.
სისტემის პოტენციური ენერგია, ისევე როგორც კინეტიკური ენერგია, არის სისტემის მდგომარეობის ფუნქცია. ეს დამოკიდებულია მხოლოდ სისტემის კონფიგურაციაზე და მის პოზიციაზე გარე სხეულებთან მიმართებაში.
სისტემის მთლიანი მექანიკური ენერგია- მექანიკური მოძრაობისა და ურთიერთქმედების ენერგია:
ანუ კინეტიკური და პოტენციური ენერგიების ჯამის ტოლია.
პრეზენტაციის აღწერა ინდივიდუალური სლაიდებით:
1 სლაიდი
სლაიდის აღწერა:
განსაზღვრეთ სამუშაო? რომელ ასოს წარმოადგენს? რა ერთეულებით იზომება? რა პირობებში ხდება ძალის მიერ შესრულებული სამუშაო დადებითი? უარყოფითი? ნულის ტოლია? რა ძალებს უწოდებენ პოტენციალს? მოიყვანეთ მაგალითები? რა სამუშაოს ასრულებს გრავიტაცია? ელასტიურობის ძალა? განსაზღვრეთ ძალა. რა ერთეულებით იზომება სიმძლავრე? ამოცანები ზეპირი გამოკითხვისთვის:
2 სლაიდი
სლაიდის აღწერა:
ნასწავლი მასალის გამეორების ამოცანები: 1. 1000 კგ მასის მანქანა, მოსვენებული მდგომარეობიდან ერთიანად აჩქარებული მოძრავი, მოძრაობს 200 მ 10 წამში, განსაზღვრეთ წევის ძალის მიერ შესრულებული სამუშაო, თუ ხახუნის კოეფიციენტი არის 0,05. პასუხი: 900 კჯ 2. ხვნისას ტრაქტორი გადალახავს წინაღობის ძალას 8 კვტ, ავითარებს 40 კვტ სიმძლავრეს. რა სიჩქარით მოძრაობს ტრაქტორი? პასუხი: 5 მ/წმ 3. სხეული მოძრაობს OX ღერძის გასწვრივ ძალის ზემოქმედებით, მისი პროექციის დამოკიდებულება კოორდინატზე ნაჩვენებია ნახატზე. რა სამუშაოა ძალით შესრულებული 4მ ბილიკზე?
3 სლაიდი
სლაიდის აღწერა:
თემა: ენერგია. Კინეტიკური ენერგია. Პოტენციური ენერგია. მექანიკური ენერგიის შენარჩუნების კანონი. კონსერვაციის კანონების გამოყენება გაკვეთილის მიზნები: საგანმანათლებლო: გაეცნონ ენერგიის ცნებას; შეისწავლეთ მექანიკური ენერგიის ორი სახეობა - პოტენციური და კინეტიკური; განვიხილოთ ენერგიის შენარჩუნების კანონი; განუვითარდებათ პრობლემის გადაჭრის უნარები. განმავითარებელი: ხელი შეუწყოს მეტყველების განვითარებას, ასწავლოს ანალიზი, შედარება, ხელი შეუწყოს მეხსიერების და ლოგიკური აზროვნების განვითარებას. საგანმანათლებლო: დახმარება თვითრეალიზებაში და თვითრეალიზაციაში სასწავლო პროცესში და სამომავლო პროფესიულ საქმიანობაში ლექციის გეგმა 1. მექანიკური ენერგია 2. კინეტიკური ენერგია 3. პოტენციური ენერგია 4. ენერგიის შენახვის კანონი (ვიდეო დემონსტრირება) 5. გამოყენება ენერგიის შენარჩუნების კანონი
4 სლაიდი
სლაიდის აღწერა:
1. მექანიკური ენერგია მექანიკური სამუშაო (A) არის ფიზიკური სიდიდე, რომელიც უდრის მოქმედი ძალის მოდულის ნამრავლს სხეულის მიერ ძალის გავლენით გავლილი ბილიკით და მათ შორის კუთხის კოსინუსით A=F·. S·cosα SI სისტემაში მუშაობის საზომი ერთეულია J (ჯოული ) 1J=1Nm.
5 სლაიდი
სლაიდის აღწერა:
მუშაობა კეთდება თუ სხეული ძალის ზემოქმედებით მოძრაობს!!! მოდით შევხედოთ რამდენიმე მაგალითს.
6 სლაიდი
სლაიდის აღწერა:
ამბობენ, რომ სხეულებს, რომლებსაც შეუძლიათ სამუშაოს შესრულება, აქვთ ენერგია. ენერგია არის ფიზიკური სიდიდე, რომელიც ახასიათებს სხეულების მუშაობის უნარს.SI სისტემაში ენერგიის საზომი ერთეულია (J). აღინიშნება ასო (E)
7 სლაიდი
სლაიდის აღწერა:
2. კინეტიკური ენერგია როგორ არის დამოკიდებული სხეულის ენერგია მის სიჩქარეზე? ამისათვის განვიხილოთ გარკვეული მასის m სხეულის მოძრაობა მუდმივი ძალის (ეს შეიძლება იყოს ერთი ძალა ან რამდენიმე ძალის შედეგი) მოქმედების ქვეშ, მიმართული გადაადგილების გასწვრივ.
8 სლაიდი
სლაიდის აღწერა:
ეს ძალა მუშაობს A=F·S ნიუტონის მეორე კანონის მიხედვით F=m·a სხეულის აჩქარება
სლაიდი 9
სლაიდის აღწერა:
შემდეგ, მიღებული ფორმულა აკავშირებს სხეულზე მოქმედი ძალის მუშაობას სხეულის კინეტიკური ენერგიის რაოდენობის ცვლილებასთან, არის მოძრაობის ენერგია. სხეულის კინეტიკური ენერგია არის სკალარული სიდიდე, რომელიც დამოკიდებულია სხეულის სიჩქარის მოდულზე, მაგრამ არ არის დამოკიდებული მის მიმართულებაზე. მაშინ, სხეულზე მოქმედი ყველა ძალის შედეგის მუშაობა უდრის სხეულის კინეტიკური ენერგიის ცვლილებას.
10 სლაიდი
სლაიდის აღწერა:
ამ განცხადებას კინეტიკური ენერგიის თეორემა ეწოდება. იგი მოქმედებს იმისდა მიუხედავად, თუ რა ძალები მოქმედებენ სხეულზე: ელასტიურობა, ხახუნი თუ გრავიტაცია. და ტყვიის აჩქარებისთვის საჭირო სამუშაო შესრულებულია ფხვნილის აირების წნევის ძალით. ასე, მაგალითად, ჯაველის სროლისას, სამუშაოს ასრულებს ადამიანის კუნთოვანი ძალა.
11 სლაიდი
სლაიდის აღწერა:
ასე, მაგალითად, ნავის მიმართ მოსვენებულ ბიჭის კინეტიკური ენერგია ნულის ტოლია ნავთან ასოცირებულ საცნობარო ჩარჩოში, ხოლო ნაპირთან ასოცირებულ საცნობარო ჩარჩოში ნულის ტოლია.
12 სლაიდი
სლაიდის აღწერა:
3. პოტენციური ენერგია მეორე ტიპის მექანიკური ენერგია არის სხეულის პოტენციური ენერგია. ტერმინი „პოტენციური ენერგია“ მე-19 საუკუნეში შემოიღო შოტლანდიელმა ინჟინერმა და ფიზიკოსმა უილიამ ჯონ რანკინმა. რანკინი, უილიამ ჯონ პოტენციური ენერგია არის სისტემის ენერგია, რომელიც განისაზღვრება სხეულების (ან სხეულის ნაწილების ერთმანეთთან შედარებით) შედარებითი პოზიციით და მათ შორის ურთიერთქმედების ძალების ბუნებით.
სლაიდი 13
სლაიდის აღწერა:
სიდიდეს, რომელიც ტოლია სხეულის მასის ნამრავლის, მიზიდულობის აჩქარებისა და სხეულის სიმაღლის ნამრავლის ნულოვან დონეზე, ეწოდება სხეულის პოტენციურ ენერგიას გრავიტაციულ ველში. გრავიტაციის მუშაობა უდრის შემცირებას სხეულის პოტენციური ენერგია დედამიწის გრავიტაციულ ველში.
სლაიდი 14
სლაიდის აღწერა:
როდესაც დეფორმაციის სიდიდე იცვლება, მოქმედებს დრეკადობის ძალა, რაც დამოკიდებულია ზამბარის გახანგრძლივებაზე საწყის და ბოლო პოზიციებზე.განტოლების მარჯვენა მხარეს არის მნიშვნელობის ცვლილება მინუს ნიშნით. მაშასადამე, როგორც გრავიტაციის შემთხვევაში, რაოდენობა. ამრიგად, დრეკადობის ძალის მუშაობა უდრის დრეკად დეფორმირებული სხეულის პოტენციური ენერგიის ცვლილებას, აღებული საპირისპირო ნიშნით.
15 სლაიდი
სლაიდის აღწერა:
4. ენერგიის შენარჩუნების კანონი სხეულებს შეუძლიათ ერთდროულად ფლობდნენ როგორც კინეტიკური, ასევე პოტენციური ენერგია. ამრიგად, სხეულის კინეტიკური და პოტენციური ენერგიის ჯამს სხეულის მთლიანი მექანიკური ენერგია ან უბრალოდ მექანიკური ენერგია ეწოდება. შესაძლებელია თუ არა სისტემის მექანიკური ენერგიის შეცვლა და თუ ასეა, როგორ?
16 სლაიდი
სლაიდის აღწერა:
განვიხილოთ დახურული სისტემა „კუბი – დახრილი სიბრტყე – დედამიწა“ კინეტიკური ენერგიის თეორემის მიხედვით კუბის კინეტიკური ენერგიის ცვლილება უდრის სხეულზე მოქმედი ყველა ძალის მუშაობას.
სლაიდი 17
სლაიდის აღწერა:
შემდეგ აღმოვაჩენთ, რომ კუბის კინეტიკური ენერგიის ზრდა ხდება მისი პოტენციური ენერგიის შემცირების გამო. შესაბამისად, სხეულის კინეტიკური და პოტენციური ენერგიების ცვლილებების ჯამი ნულის ტოლია. ეს ნიშნავს, რომ გრავიტაციულ ძალებთან ურთიერთქმედებული სხეულების დახურული სისტემის მთლიანი მექანიკური ენერგია მუდმივი რჩება. (იგივე შედეგი შეიძლება მივიღოთ დრეკადობის ძალის მოქმედებით.) ეს დებულება არის ენერგიის შენარჩუნების კანონი მექანიკაში.
18 სლაიდი
სლაიდის აღწერა:
სლაიდი 19
სლაიდის აღწერა:
ენერგიის შენარჩუნებისა და ტრანსფორმაციის კანონის ერთ-ერთი შედეგია განცხადება "მუდმივი მოძრაობის მანქანის" შექმნის შეუძლებლობის შესახებ - მანქანა, რომელსაც შეუძლია განუსაზღვრელი ვადით მუშაობა ენერგიის მოხმარების გარეშე.
20 სლაიდი
სლაიდის აღწერა:
მიღებული ცოდნის კონსოლიდაციის ამოცანები 20 გ მასის ტყვია ისვრება ჰორიზონტალურთან 600 კუთხით, საწყისი სიჩქარით 600 მ/წმ. დაადგინეთ ტყვიის კინეტიკური ენერგია მისი უმაღლესი აწევის მომენტში. გაზაფხული უჭირავს კარს. კარის ოდნავ გასაღებად ზამბარის 3 სმ-ით გაჭიმვისას საჭიროა 60 ნ-ის ტოლი ძალა გამოიყენოს.კარის გასაღებად ზამბარა უნდა გაჭიმოთ 8 სმ-ით რა სამუშაოები უნდა გაკეთდეს გასაღებად. დახურული კარი? ქვა დედამიწის ზედაპირიდან ვერტიკალურად ზევით ისვრის 10 მ/წმ სიჩქარით. რა სიმაღლეზე შემცირდება ქვის კინეტიკური ენერგია საწყის კინეტიკურ ენერგიასთან შედარებით 5-ჯერ
21 სლაიდი
სლაიდის აღწერა:
ჰორიზონტალურად. 1. ენერგიის ერთეული SI სისტემაში. 4. სხეული კლასიკური მაგალითია ჭავლური მოძრაობის აღწერისთვის. 5. დროის ერთეულზე შესრულებული სამუშაოს ტოლი ფიზიკური რაოდენობა. 7. სისტემის თვისება, რომელიც აუცილებელია იმპულსის ან ენერგიის შესანარჩუნებლად. 9. ლათინურიდან თარგმნილი სიტყვა „იმპულსის“ მნიშვნელობა. 12. რიგი სიდიდეების ზოგადი თვისება, რომლის არსი არის სიდიდის უცვლელობა დროთა განმავლობაში დახურულ სისტემაში. 13. სიმძლავრის ერთეული SI სისტემაში. ვერტიკალურად. 2. სისტემის მდგომარეობა, რომელშიც პოტენციური ენერგია ნულია, არის ნული... . 3. პოტენციური და კინეტიკური ენერგიის ზოგადი თვისება, რომელიც გამოხატავს მათ დამოკიდებულებას საცნობარო ორგანოს არჩევანზე. 4. მოძრაობის მიმართულებაზე ძალის პროექციისა და მოძრაობის მოდულის ნამრავლის ტოლი ფიზიკური სიდიდე. 6. სხეულის მასისა და მისი სიჩქარის ნამრავლის ტოლი ფიზიკური სიდიდე. 8. სიდიდე, რომელიც მიმართულებით ემთხვევა სხეულის იმპულსს. 9. განცხადება, რომლის არსი მდგომარეობს იმაში, რომ კინეტიკური ენერგიის ცვლილება უდრის სხეულზე გამოყენებული ყველა ძალის შედეგის მუშაობას. 10. ერთ-ერთი სიდიდე, რომელზეც დამოკიდებულია სხეულის იმპულსის ცვლილება. 11. სხეულის (სისტემის) სამუშაოს შესრულების უნარის დამახასიათებელი რაოდენობა.