Давление тела на опору тем больше чем. Формула для определения давления твердых тел

Тема: Давление твердых тел, жидкостей и газов

Урок: Решение задач на расчет давления

Мальчик массой 48 кг оказывает давление на опору. Рассчитайте, какое давление он оказывает, если общая площадь его подошв составляет 320 см 2 .

Проанализировав условие, запишем его в краткой форме, указав массу мальчика и площадь его подошв (Рис. 1). Затем в отдельной колонке запишем в системе СИ те величины, которые в условии приведены во внесистемных единицах. Масса мальчика приведена в системе СИ, а вот площадь, выраженную в квадратных сантиметрах, следует выразить в квадратных метрах:

320 см 2 = 320∙(0,01 м) 2 = 320∙0,0001 м 2 = 0,032 м 2 .

Рис. 1. Краткое условие задачи №1

Для нахождения давления нам необходимо силу, с которой мальчик действует на опору, разделить на площадь опоры:

Значение силы нам неизвестно, однако в условие задачи входит масса мальчика. Сила, с которой он действует на опору, - это его вес. Предполагая, что мальчик неподвижен, можно считать, что его вес равен силе тяжести, которая равна произведению массы мальчика на ускорение свободного падения

Теперь мы можем объединить обе формулы в одну конечную. Для этого вместо силы F мы подставим в первую формулу произведение mg из второй формулы. Тогда расчетная формула будет иметь вид:

Следующий этап - проверка размерности полученного результата. Размерность массы [m] = кг, размерность ускорения свободного падения [g] = Н/кг, размерность площади [S] = м 2 . Тогда

Наконец, подставим числовые данные из условия задачи в конечную формулу:

Не забываем записать ответ. В ответе мы можем использовать кратные величины

Ответ: p = 15 кПа.

(Если в ответе вы запишете = 15 000 Па, то тоже будет правильно.)

Полное решение в окончательном виде будет выглядеть так (Рис. 2):

Рис. 2. Полное решение задачи №1

Брусок действует на опору с силой 200 Н, при этом он оказывает давление 4 кПа. Какова площадь опоры бруска?

Запишем краткое условие и выразим давление в системе СИ (4 кПа = 4000 Па) (Рис. 3).

Рис. 3. Краткое условие задачи №2

Величина площади поверхности входит в известную нам формулу для расчета давления.

Из этой формулы нам необходимо выразить площадь опоры. Вспомним математические правила. Сила F - делимое, площадь опоры S - делитель, давление p - частное. Чтобы найти неизвестный делитель, необходимо делимое разделить на частное. Мы получим:

Проверим размерность полученного результата. Площадь должна выражаться в квадратных метрах.

Выполняя проверку, мы паскали заменили ньютонами на квадратный метр, а дробную черту - знаком деления. Вспомним, что деление дробей заменяется умножением. При этом дробь, которая является делителем, переворачивается, то есть ее числитель и знаменатель меняются местами. После этого ньютон в числителе (перед дробью) и ньютон в знаменателе дроби сокращаются, и остаются квадратные метры.

Отметим, что проверка размерности является очень важным этапом решения задачи, так как позволяет обнаружить ошибки, случайно допущенные при выполнении математических преобразований.

После проверки размерности результата проведем расчет числового значения площади, подставляя данные из краткого условия:

Не забудем зафиксировать ответ.

Ответ: S = 0,05 м 2 .

Полностью оформленное решение задачи будет выглядеть так (Рис. 4):

Рис 4. Полное решение задачи №2

Список литературы

1. Перышкин А. В. Физика. 7 кл. - 14-е изд., стереотип. - М.: Дрофа, 2010.
2. Перышкин А. В. Сборник задач по физике, 7-9 кл.: 5-е изд., стереотип. - М: Издательство «Экзамен», 2010.
3. Лукашик В. И., Иванова Е. В. Сборник задач по физике для 7-9 классов общеобразовательных учреждений. - 17-е изд. - М.: Просвещение, 2004.

1. Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов ().

Домашнее задание

1. Лукашик В. И., Иванова Е. В. Сборник задач по физике для 7-9 классов №450, 541, 453, 454, 459, 460.

Цель урока :

Ввести новую физическую величину "давление", определить способ его нахождения.Выяснить способы изменения давления.

Задачи урока : Знать формулу для расчёта давления твёрдых тел, понимать зависимость давления от площади поверхности тела.

Оборудование: Ящик с песком, столик на ножках, стальной и алюминиевый цилиндры,Деревянный брусок, динамометр, линейка.

Ход урока :1.Актуализация знаний и психологическая установка.

2.Демонстрация опытов.

3. Изучение нового материала.(Прзентация)

4.Эксперементальная задача.

5.Закрепление пройденного(качественные задачи).

1.Разгадайте анаграммы и найдите лишнее понятие в каждом столбце.

ОНЬТНЮ ВАДЕЛНИЕ

МОМАНИДЕРТ ЛАСПКЬ

САЛИ ЩОПЛАДЬ

ТЕМР МЯРВЕ

(Такие задачи развивают мышление и пробуждает интерес к их решению. Припомощи таких заданий легко перейти к изучению нового материала, так как они показывают связь между изученным с новым материалом.)

Учитель :(Что общего в анаграммах?Почему именно эти слова в них включены?)

2.Демонстрация опытов по учебнику(рис.81;82.)Анализируем результаты опытов и делаем вывод.

Первый опыт показывает,что дощечка с гвоздями погружается в песок меньше, чем с гирей массой 2кг.

Второй опыт демонтрирует зависимость давления от площади опоры. Дощечка с гвоздями, направленными остриями вниз намного сильнее погружаются, чем направленные вверх.

Выясняем почему получаются такие результаты.

3.Вводим понятие давления.

Давление - физическая величина равная отношению перпендикулярно действующей силы к площади поверхности.

Р(пе)-давление (Па)

F(эф)-сила давления(сила тяжести тела;так как все тела притягиваются к Земле, а опора им мешает падать, поэтому тела деформируются и давят на опору.)

S-площадь опоры ( М 2)

4.ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ ПО РЯДАМ.

Цель задания :Выяснить, как зависит давление тела от площади опоры?

Оборудование: брусок, динамометр, линейка.

Ход работы :

1.С помощью динамометра определите силутяжести бруска.

2.Сила давления Fд в этом опыте численн равна силе тяжести тела Fтяж.

3.С помощью линейки определите длину (L), ШИРИНУ(а) , ТОЛЩИНУ(B) И РАССЧИТАЙТЕ ПЛОЩАДЬ ОСНОВАНИЯ ВАШЕЙ ГРАНИ .

4.ЗНАЧЕНИЕ ПЛОЩАДИ ОКРУГЛИТЕ ДО ПЕРВЫХ ДВУХ ЗНАЧАЩИХ ЦИФР.

5.Рассчитайте давление бруска на стол по формуле

6.Значение давления округлите до первых двух значащих цифр.

7.Результаты измерений и рассчётов занесите в таблицу.

Заполняем таблицу все вместе. Делаем вывод:Как зависит давление от площади опоры?

Задание классу : Приведите примеры способов увеличения и уменьшения давления.

Исходя из личного опыта заполните таблицу.

Закрепление пройденного. Вопрос с выбором ответа.

ОТ чего зависит глубина, на которую гвоздь войдёт в дерево за один удар молотка?

Ответ: от силы удара,

от площади острия,

от силы удара,площади опоры, твёрдости тела;,

от давления гвоздя на доску и твёрдости дерева.

Домашнее задание :Работа в тетрадях по физике(авт. Астахова Г.В.)

Исследовательская работа по физике

«Исследование зависимости давления твердых тел от сил давления и от площади поверхности, на которую действует сила давления»

Актуализация: В 7 классемы выполняли задание по расчету давления, которое производит человек, стоя на одной ноге. Задание интересное, познавательное и имеет большое практическое значение в жизни человека. Мы решили изучить этот вопрос.
Гипотеза: давление твердых тел зависит от силы давления и от площади поверхности, на которую действует сила давления. Это оказывает также влияние и на здоровье человека.

Цель: исследовать зависимость давления от силы давления и площади поверхности, на которую действует сила давления и выяснить зависимость давления от высоты каблука обуви.

Использовали:

обувь с разной площадью подошвы;

бумага в клетку;

фотоаппарат.

Задачи:

1.Рассмотреть основные понятия темы.

2.Оценить зависимость давления от силы давления и площади поверхности, на которую действует сила давления.

3.Оценить зависимость давления от высоты каблука обуви.

4.Определить способ, которым можно выявить плоскостопие.

В процессе работы использовались следующие методы исследования :

1.теоретические (моделирование, проведение аналогий, сравнительного анализа, обобщение)

2. эмпирические (проведение эксперимента).

3. математические (метод визуализации данных)

Введение.

Что такое давление? Давление - это физическая величина, равная отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности.

Единица давления - Паскаль (Па).

Используя также другие единицы давления: гектопаскаль (гПа) и килопаскаль (кПа)

1 кПа = 1000 Па 1 Па = 0,001 кПа

1 гПа = Па 1 Па = 0,01 гПа

Методика вычисления площади тел неправильной формы такова :

Подсчитываем количество квадратов целых,

Подсчитываем количество квадратов известной площади не целых и делим пополам,

Суммируем площади целых и нецелых квадратов

Для этого я с помощью карандаша обвела края подметки и каблука; посчитала число полных (В) и неполных клеток (С) и определила площадь одной клетки (Sк);
S 1 = (В + С/2) · S к

758 х1/4см2= 129, 5 см 2 - S опоры

129,5см2 = 0,01295 м2

Организация опыта №1

Цель: определить зависимость давления твердого тела от силы давления при неизменной площади опоры.

Для того чтобы выполнить задачу исследования мы измерим массу исследуемого ученика, а затем измерим массу ученика с рюкзаком в 1,3,5 кг на электронных весах, не меняя его площадь опоры.

Кстати, вес ранца с учебным комплектом не должен превышать
1-2 классы 1,5 кг
3-4 классы 2,5 кг
5-6 классы 3 кг
7-8 классы 3,5 кг
9-11 классы 3,5-4 кг

1. P =Fg/S=400H/0,0295 м2=13559,3 н/м2

2. P =Fg/S=410H/0,0295 м2=13898,3 н/м2

3. P =Fg/S=430H/0,0295 м2=14576,3 н/м2

4. P =Fg/S=450H/0,0295 м2=15254,2 н/м2

Построив график зависимости давления твердого тела от силы давления, сделали вывод.

Вывод : давление твердого тела на опору с увеличением силы давления увеличивается.

Организация опыта №2

Цель: определить зависимость давления твердого тела от площади опоры.

Вычислим площадь, не меняя массы:

Одной ступни ученика в обуви;

Площадь опоры на 2-х ногах;

Площадь ученика лежа (допущение - масса распределена равномерно).

Площадь одной ступни в обуви S =129,5 см2= 0,01295 м2,

Давление на одной ноге: Р=400Н:0,01295 м2=27118,6 Па

Площадь двух ступней в обуви S = 259 см2= 0,0259м2

Давление на двух ногах: Р=400Н:0,0295 м2=13559,3 Па

Площадь ученика лежа.

Разделив для удобства и быстроты вычисления площадь опоры лежачего ученика на 5 частей

Суммарная площадь лежащего ученика: S = 3435 см2 =0,3435 м2

Давление лежа: Р=400Н: 0,3435 м2=1164 Па

Построив график зависимости давления твердого тела от площади опоры, сделали вывод.

Вывод: с увеличением площади опоры твердого тела при неизменной силе давления давление тела на опору уменьшается

Выводы:

Чем больше масса ученика, тем больше сила давления, тем больше давление, производимое телом на опору (пол). Между силой давления и давлением тела существует прямая зависимость.

Чем больше площадь опоры тела при неизменной массе (силе давления), тем меньше давление, оказываемое телом на опору. Между давлением и площадью опоры тела существует обратная зависимость.

Организация опыта №3

Широкий каблук - 2 см

≈ 56 000 Па

Толстый каблук - 10 см

≈ 70000 Па

Шпилька - 10 см

≈ 94000 Па

По расчетам ученых при ходьбе это давление еще увеличивается более чем в два раза!!!

В результате исследования увидели, что чем больше площадь опоры, тем меньше давление, производимое одной и той же силой на эту опору. А также что давление, оказываемое на стопу в обуви на высокой шпильке высотой 10 см, почти в два раза превышает давление, оказываемое на стопу в обуви на маленьком каблуке высотой 2 см и сравнимо с давлением, которое оказывает гусеничный трактор на почву.

Слон давит на 1 квадратный сантиметр поверхности в 25 раз с меньшим весом, чем женщина на 13 сантиметровом каблуке.

Потом представили что будет, если женщина массой 70 кг случайно наступит кому-нибудь на ногу своим каблучком или своей шпилькой. Площадь на которую при этом опирается женщина, будет равна для каблучка Sк = 4 см 2 = 0,0004 м2 и для шпильки Sш = 1 см 2 = 0,0001 м2.

В результате измерений пришли к выводу, что давление, оказываемое одной шпилькой приблизительно равно давлению, которое оказывают 137 гусеничных тракторов, а давление каблука оказалось в 4 раза меньше давления шпильки на горизонтальную поверхность. Так что берегите свои ноги от чужих каблуков.

Каблуки - главнейшая причина возникновения плоскостопия у женщин

При ношении каблуков происходит повышение и смещение ближе к оси тела центра тяжести, что приводит к усилению нагрузки на передний отдел стопы и подворачивание стопы внутрь. Поэтому чем меньше каблук, тем лучше.

При развитии плоскостопия снижается важнейшая функция стоп - смягчение ударных нагрузок при быстрой ходьбе, беге, прыжках. Впоследствии появляются трудности с долгим стоянием в одной позе, а также нарушается плавность походки.

Отказываться полностью от каблуков тоже нельзя, даже при диагнозе плоскостопии. Если у вашей обуви отсутствует высота, многие любят носить балетки, кеды, мокасины — у вас также повышаются шансы к развитию плоскостопия и можно так же попасть к ортопеду.

Получается противоречие, какое-то, не так ли? Высокую обувь носить нельзя, кеды, балетки тоже. Можно и нужно носить обувь на каблуке, а идеальным вариантом в исчислении каблука станет формула, с помощью которой вычисляется его высота: Надо измерить длину стопы в сантиметрах и разделить её на семь.

Простой и надежный способ, которым можно выявить плоскостопие, следующий. Обильно смажьте жирным кремом поверхность стопы. Встаньте на белый лист бумаги. Лучше смазать сразу обе стопы, чтобы можно было стоять прямо, ни на что не опираясь. Только в этом случае вы получите объективный результат. Образовавшиеся отпечатки внимательно изучите.

«Сообщающиеся сосуды 7 класс» - Сообщающиеся сосуды-сосуды соединенные между собой в нижней части. Чайники. Цели работы. Физика 7 класс. Что такое сообщающиеся сосуды. Неоднородная жидкость находится в равновесии p1=p2. Законы сообщающихся сосудов. Сообщающиеся сосуды. Однородная жидкость находится в равновесии p1=p2 h1=h2. Применение сообщающихся сосудов.

«Урок Сообщающиеся сосуды» - Вопрос для учащихся. Изучить свойства сообщающихся сосудов. Полная презентация в школе. Вопросы для учащихся. Однако уровни воды в сообщающихся сосудах не зависят от формы сосудов и останутся равны. Сообщающиеся сосуды мы встречаем ежедневно. Однородная жидкость в сообщающихся сосудах устанавливается на одном уровне.

«Урок физики 7 класс Давление» - Ход урока: Примеры. Тестовый контроль (см. 6.Задание на дом: Демонстрация опытов. 3.Проверка знаний учащихся. Урок физики в 7 классе «Давление газов». Долгожданный дан звонок- начинаем наш урок! Оборудование: воздушный шарик, пипетка, резиновая груша, шприц. Как вычислить площадь опоры, зная давление и силу?

«Давление жидкости» - F1/S1 = F2/S2 Действие пресса основано на S1 S2 законе Паскаля и свойстве FF F1 F2 практической несжимаемости жидкости. Сообщающиеся сосуды-сосуды, имеющие между собой канал, заполненный жидкостью. 14.06.2011. Жидкости. 6. Содержание. Барометр – прибор для измерения атмосферного давления. 7. 5. Гидростатическое давление.

«Давление на поверхность» - Запишите формулу для давления. S. I. Повторяем. Запишите формулу для веса тела. Почему спасателю нельзя идти по льду? Площадь. Объясните способ спасения провалившегося под лёд человека. Какие вы знаете единицы силы? экспериментальный БелАЗ. Давление твердых тел. Алмазная буровая коронка. Высота каждого колеса 3,68м, вес около 5 тонн.

Масса человека 90 кг, площадь подошв его ног равна 60 см2.

Какое давление человек производит на пол? Как изменится

значение давления, если человек будет стоять на одной ноге.

Дано: m=90 кг; S=60 см2; p -? СИ: m=90 кг; S=60Ч 10-4 м2=6Ч

10-3 м2. Решение: p=F/S; F=mЧ g; ; p==15Ч 104

Н/м2=15Ч 104 Па=150 кПа.

Если человек будет стоять на одной ноге, то площадь опоры

уменьшится в два раза. Значит, давление увеличится в два раза и

станет равным 300 кПа.

Расчет силы атмосферного давления на плоскость

Определите, с какой силой атмосферный воздух давит на

поверхность стола размерами 120x50 см2. Нормальное атмосферное

давление 760 мм рт. ст.

Дано: p=760 мм рт. ст. ;S=120x50 см2;F -? СИ: p=760Ч 133 Па =

101300 Па; S=6000Ч 10-4 м2=0,6 м2. Решение: p=F/S; F=pЧ S; p=

6078 Н» 6 кН

Расчет давления внутри жидкости

Подводная лодка находится в море на глубине 300 м.

Определите давление воды на нее.

Дано: h=300 м; r =1030 кг/м; p -? Решение: p=r Ч gЧ h; p=

» 309Ч 104 Н/м2=3,09Ч 106 Па.

Расчет количества теплоты, которое потребуется для

плавления твердого тела при температуре плавления

Какое количество теплоты необходимо, чтобы расплавить

ледяную глыбу массой 12,5 т при температуре плавления? Удельная

теплота плавления льда 332 кДж/кг.

Дано: m=12,5 т; l =332 кДж/кг; Q -? СИ: m=12500 кг; l =332000

Дж/кг. Решение: Q=l Ч m; Q=12500 кгЧ 332000 Дж/кг = 415Ч 107 Дж =

4,15Ч 106 кДж.

5. Расчет количества теплоты, которое требуется для нагревания жидкости до температуры кипения Какое количество теплоты потребуется для нагревания 10 л воды от 200 до кипения.

Дано: V=10 л=10-2 м3; t1=20 0C; t2=100 0C; c=4,2Ч 10 Дж/(кгЧ

0C) ; r =103 кг/м3; Q -? СИ: ;. Решение: Q = mЧ cЧ (t1 - t2) ; m = r Ч V;

Q = r Ч VЧ cЧ (t1 - t2) ; Q = = 4,2Ч 80Ч 104

Дж = 3,36Ч 106 Дж = 3,36Ч 103 кДж.

6. Применение закона Ома

для участка цепи

По показаниям приборов (см.

рис.) определите сопротивление

проводника AB и начертите схему

электрической цепи. Дано: U = 2 В; I

0,5 А; R -? Решение: I = U / R; R = U

/ I; R == 4 Ом.

7. Применение формул механической работы и

мощности для случая движения автомобиля с постоянной

скоростью

Сила тяги мотор автомашины равна 2Ч 103 Н. Автомашина

движется равномерно со скоростью 72 км/ч. Какова мощность

мотора автомобиля и работа, совершенная им за 10 с?

Дано: F=2Ч 103 Н; v=72 км/ч; t=10 с; A -? N -? Решение: A =

FЧ s; s = vЧ t; A = FЧ vЧ t; A = 2Ч 103 НЧ 10 сЧ 20 м/c = 4Ч 105 Дж

4Ч 102 кДж; N = A / t = = FЧ v; N = 2Ч 103 НЧ 20 м/c = 4Ч 104

Вт = 40 кВт.

9. Применение второго закона Ньютона в случае, когда

тело движется прямолинейно под действием одной силы

На покоящееся тело массой 0,2 кг действует в течение 5 с сила

0,1 Н. Какую скорость приобретет тело и какой путь пройдет оно за

указанное время?

Дано: m = 0,2 кг; t = 5 с; F = 0,1 Н; v -? s -? Решение: F = mЧ a; a

F / m; v = a Ч t= ; s = = ; v ==2,5 м/с; s ==6,25 м.

10. Применение закона сохранения импульса при

неупругом столкновении тел

Вагон массой 20 т, движущийся со скоростью 0,3 м/с,

нагоняет ваг. массой 30 т, движущийся со скоростью 0,2 м/с. Какова

скорость вагонов после взаимодействия, если удар неупругий?

Дано: m1=20 т; v1=0,3 м/с; m2=30 т; v2=0,2 м/с; v -? СИ: m1 =

2Ч 104 кг; v1=0,3 м/с; m2 = 3Ч 104 кг; v2=0,2 м/с. Решение: m1Ч v1 +

m2Ч v2 = (m1 + m2) Ч v; v = ; v = = =

11. Применение закона сохран-я механич. энергии при

свободном падении тел

Тело массой 1 кг падает с высоты 20 м над землей. Вычислить

кинетическую энергию тела в момент, когда оно находится на высоте

10 м над землей, и в момент падения на землю.

Дано: m=1 кг; h=20 м; h1=10 м; EК1 -? EК2 -? СИ: ;. Решение: В

высшей точке EП = mЧ gЧ h; EK = 0; В средней точке EП1 = mЧ gЧ h1;

EK1 = EП - EП1; EП1 = = 100 Дж; EK1 = 200 Дж - 100 Дж = 100

Дж; В низшей точке EП2 = 0; EK2 = EП = 200 Дж.

12. Расчет удельного сопротивления проводника

Спираль электрической плитки изготовлена из нихромовой

проволоки длиной 13,75 м и площадью поперечного сечения 0,1

мм2. Чему равно сопротивление спирали?

Дано: l=13,75 м; S=0,1 мм2; r =1,1 ОмЧ мм2/м; R -? Решение:

; R = = 151,25 Ом.

13. Расчет мощности и работы электрического тока

Электрический утюг рассчитан на напряжение 220 В.

Сопротивление его нагревательного элемента равно 88 Ом.

Определите энергию, потребляемую утюгом за 30 мин, и его

мощность.

Дано: U=220 В; R=88 Ом; t = 30 мин; A -? P -? СИ: ;. Решение: A

IЧ UЧ t; I = U / R; ; P = A / t = I Ч U; t = 30 мин = 0,5 ч; A =

2,5 А Ч 220 В Ч 0,5 ч = 275 ВтЧ ч = 0,275 кВтЧ ч; P = 2,5 А Ч

220 В = 550 Вт.

14. Расчет количества теплоты, выделяемой

электрическим нагреватлем

По проводнику сопротивлением 4 Ом в течение 2 мин

прошло 500 Кл электричества. Сколько теплоты выделит

проводник?

Дано: R = 1,2 Ом; t = 2 мин; q = 500 Кл; Q -? СИ: R = 1,2 Ом;

t = 120 сек; q = 500 Кл; Решение: Q = I2Ч RЧ t; I = q / t; Q = = ;

Q = » 25Ч 102 Дж = 2,5 кДж.

15. Определение основн.

парам-ров гармонического колеб.

движ. по его графику

По графику, приведенному на

рисунке, определите амплитуду,

период, частоту. Какие из величин,

характеризующих гармонические

колебания (амплитуда, период,

частота, смещение, скорость,

ускорение) , являются постоянными

и какие - переменными?

1. Расчет давления твердого тела 2. Расчет силы

атмосферного давления на плоскость 3. Расчет давления внутри

жидкости 4. Расчет кол-ва теплоты, требуемого для плавл. тв. тела

при темп-ре плав-я 5. Расчет кол-ва теплоты, требуемого для

нагревания жидкости до темп-ры кипения 6. Применение закона

Ома для участка цепи 7. Применение формул механич. работы и

мощ-ти для случая движ-я автомобиля с постоянной скоростью 8.

Чтение и интерполяция графиков зависимости кинематических

величин (перемещ-я и скор-ти) от времени 9. Применение второго

з-на Ньютона в случае, когда тело движ. прямолинейно под

действием одной силы 10. Применение закона сохранения

импульса при неупругом столкновении тел 11. Применение закона

сохранения механической энергии при свободном падении тел 12.

Расчет удельного сопротивления проводника 13. Расчет мощности

и работы электрического тока 14. Расчет количества теплоты,

выделяемой электрическим нагреватлем 15. Определение основных

параметров гармонического колеб. движения по его графику

8. Чтение и интерполяция графиков зависимости

кинематических величин (перемещения и скорости) от времени

По графику перемещения равномерно движущегося

тела (см. рис.) определите: а) перемещение тела за 5 ч; б) скорость

Основные понятия. Механическая энергия

Определение : Энергия это мера возможности совершить работу.

Для примера: Сжатая пружина в механических часах обладает энергией достаточной для работы часов в течении суток или более. Батарейки в детской игрушке позволяют ей работать в течении нескольких часов. Раскрутив детский волчок, можно сообщить ему энергию достаточную для вращения в течении некоторого времени.

Энергия и работа связанные между собой понятия, единицей для их измерения служит Джоуль [Дж]. Одно из определений работы из курса физики:

Определение: Работой силы F на прямолинейном пути s, в случае когда направление силы и направление движения совпадают, называется произведение силы на путь.

Опуская груз массой 1 кг на высоту s=1 м мы совершаем работу за счет силы тяжести. Сила тяжести G действующая на груз массой 1 кг рассчитывается по формуле:

где, ускорение свободного падения:

масса груза:

следовательно работа при опускании груза:

Подняв груз массой 1 кг на высоту 1 м мы совершили работу A=9.8 Дж. Если груз отпустить, то под действием силы тяжести опустившись на 1 м груз может совершить работу. Другими словами тело массой 1 поднятое на высоту 1 м обладает энергией (возможностью совершить работу) равной 9.8 Дж. В данном случае речь идет о потенциальной энергии в поле силы тяжести.

Движущиеся тело может столкнувшись с другими телами вызвать их движение (совершить работу). В этом случае речь идет о кинетической энергии. Сжимая (деформируя) пружину, мы сообщаем ей потенциальную энергию деформации (возможность совершить работу при распрямлении).

В повседневной жизни мы наблюдаем непрерывное перетекание энергии из одного вида в другие. Подбросив мяч мы сообщаем ему кинетическую энергию, поднявшись на высоту h он приобретает потенциальную энергию, в момент удара о землю мяч подобно пружине сжимается приобретая потенциальную энергию деформации, и т.д. Все выше перечисленные виды энергии относятся к механической энергии. обратно к содержанию

Виды и источники энергии

Тепловая энергия

Вторым, после механической, видом энергии, которым человек пользуется на протяжении почти всей своей истории является тепловая энергии. Наглядное представление о тепловой энергии человек получает с пеленок: это горячая пища, тепло систем отопления в современной квартире (если его не отключили), или тепло печки в деревенском доме.

Что же представляет собой эта энергия с точки зрения физики?

Каждое физическое тело состоит из атомов или молекул, в жидкостях и газах они хаотично движутся, чем выше скорость движения, тем большей тепловой энергией обладает тело. В твердом теле подвижность молекул или атомов значительно ниже чем в жидкости, а тем более в газе, молекулы твердого тела только колеблются относительно некоторого среднего положения, чем сильнее эти колебания тем большей тепловой энергией обладает тело. Нагревая тело (сообщая ему тепловую энергию), мы как бы раскачиваем его молекулы и атомы, при достаточно сильном "раскачивании" можно выбить молекулы со своего места и заставить хаотично двигаться. Этот процесс плавления наблюдал каждый, нагревая в руке кусочек льда. Продолжая нагрев мы как бы разгоняем движущиеся молекулы, при достаточном разгоне молекула может выйти за переделы тела. Чем больше нагрев, тем больше молекул могут покинуть тело, в конце концов, передав телу достаточное количество тепловой энергии можно превратить его в газ. Такой процесс испарения протекает кипящем чайнике.

Электрическая энергия

Мельчайшей электрически заряженной частицей является электрон, который в ходит в состав любого атома. Для нейтрального атома суммарный отрицательный заряд электронов равен положительному заряду ядра, а заряд всего атома равен нулю. Если удалить несколько электронов, то сумма зарядов электронов и ядра станет больше нуля. Если добавить лишних то атом приобретет отрицательный заряд.

Из физики известно что два противоположно заряженных тела притягиваются. Если на одном теле сосредоточить положительный заряд (удалить с атомов электроны) а на другом отрицательный (добавить электроны), то между ними возникнут силы притяжения, но на больших расстояниях эти силы очень малы. Соединив эти два тела проводником (например металлической проволокой в которой электроны очень подвижны) мы вызовем движение электронов от отрицательно заряженного тела к положительно заряженному телу. Движущиеся электроны могут совершить работу (например накалить нить электролампы) следовательно заряженные тела обладают энергией.

В источнике электрической энергии происходит разделение положительных и отрицательных зарядов замыкая электрическую цепь мы, как бы позволяем разделенным зарядам соединится но при этом заставляем их выполнить необходимую нам работу.