Witajcie! Przygotowujemy się do sprawdzianu z Pracy, Mocy i Energii, grupa A. Damy radę!
Praca
Zacznijmy od podstaw. Co to jest praca?
Praca (W) to transfer energii.
Wzór na pracę to:
W = F * s * cos(α)
Gdzie:
F to siła.
s to przesunięcie.
α to kąt między wektorem siły i wektorem przesunięcia.
Pamiętajmy o jednostkach! Praca jest wyrażana w dżulach (J).
1 J = 1 N * m
Kiedy praca jest dodatnia? Gdy siła pomaga w przesunięciu.
Kiedy praca jest ujemna? Gdy siła przeszkadza w przesunięciu (np. tarcie).
Kiedy praca jest równa zero? Gdy siła jest prostopadła do przesunięcia lub gdy przesunięcie jest zerowe.
Praca siły zmiennej
Czasami siła nie jest stała. Co wtedy?
Wtedy pracę obliczamy jako pole pod wykresem F(s).
Jeśli wykres jest skomplikowany, możemy podzielić go na prostsze figury (np. prostokąty, trójkąty).
Moc
Czym jest moc?
Moc (P) to szybkość wykonywania pracy.
Wzór na moc to:
P = W / t
Gdzie:
W to praca.
t to czas.
Jednostką mocy jest wat (W).
1 W = 1 J / s
Możemy też wyrazić moc jako:
P = F * v * cos(α)
Gdzie:
F to siła.
v to prędkość.
α to kąt między wektorem siły i wektorem prędkości.
Moc średnia i chwilowa
Moc średnia to całkowita praca podzielona przez całkowity czas.
Moc chwilowa to moc w danym momencie.
Energia
Teraz o energii! Co to jest?
Energia (E) to zdolność do wykonania pracy.
Mamy różne rodzaje energii:
Energia kinetyczna (Ek) to energia ruchu.
Energia potencjalna grawitacji (Ep) to energia związana z położeniem w polu grawitacyjnym.
Energia potencjalna sprężystości (Es) to energia związana z odkształceniem sprężystym.
Energia kinetyczna
Wzór na energię kinetyczną to:
Ek = (1/2) * m * v^2
Gdzie:
m to masa.
v to prędkość.
Jednostką energii jest dżul (J).
Energia potencjalna grawitacji
Wzór na energię potencjalną grawitacji to:
Ep = m * g * h
Gdzie:
m to masa.
g to przyspieszenie ziemskie (ok. 9.81 m/s^2).
h to wysokość.
Energia potencjalna sprężystości
Wzór na energię potencjalną sprężystości to:
Es = (1/2) * k * x^2
Gdzie:
k to współczynnik sprężystości.
x to odkształcenie (wydłużenie lub skrócenie).
Zasada zachowania energii
Bardzo ważna zasada! Energia całkowita układu izolowanego pozostaje stała.
Może zmieniać się tylko forma energii (np. z kinetycznej na potencjalną).
W układach nieizolowanych energia może być tracona (np. na ciepło wskutek tarcia).
W zadaniach często wykorzystujemy zasadę zachowania energii, aby obliczyć prędkość, wysokość lub inne parametry ruchu.
Przykład: Ek1 + Ep1 = Ek2 + Ep2 (jeśli nie ma strat energii).
Przykładowe zadania
Poćwiczmy! Spróbuj rozwiązać poniższe zadania.
1. Ciało o masie 2 kg porusza się z prędkością 5 m/s. Oblicz jego energię kinetyczną.
2. Ciało o masie 3 kg podniesiono na wysokość 4 m. Oblicz jego energię potencjalną grawitacji.
3. Siła o wartości 10 N przesunęła ciało o 5 m. Oblicz pracę wykonaną przez tę siłę, jeśli kąt między siłą a przesunięciem wynosi 0 stopni.
Wskazówki
Zwróć uwagę na jednostki. Zamieniaj je, jeśli to konieczne.
Narysuj rysunek! To pomoże Ci zrozumieć sytuację.
Sprawdź, czy wynik ma sens fizyczny.
Pamiętaj o wzorach! Zapisz je sobie na kartce przed sprawdzianem.
Podsumowanie
Omówiliśmy:
- Pracę: W = F * s * cos(α)
- Moc: P = W / t = F * v * cos(α)
- Energię kinetyczną: Ek = (1/2) * m * v^2
- Energię potencjalną grawitacji: Ep = m * g * h
- Energię potencjalną sprężystości: Es = (1/2) * k * x^2
- Zasadę zachowania energii
Pamiętaj, regularne powtarzanie materiału to klucz do sukcesu. Powodzenia na sprawdzianie z Pracy, Mocy i Energii, grupa A!
Dasz radę! Trzymam kciuki!
