Download - ФИЗИКА 20 1 0
![Page 1: ФИЗИКА 20 1 0](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062321/56814214550346895dae1f33/html5/thumbnails/1.jpg)
25 Октобар 2010 Физика 2010 1
ФИЗИКА 2010Понедељак, 25 Октобар, 2010
1. Рад2. Кинетичка енергија3. Потенцијална енергија
1. Конзервативне силе и потенцијална енергија2. Неконзервативне силе. Отворени системи
4. Закон одржања енергије5. Снага
1. Енергетика2. Рад, енергија и снага људи. Ефикасност
6. Импулс. Закон одржања импулса1. Импулс и други Њутнов закон2. Закон одржања импулса
![Page 2: ФИЗИКА 20 1 0](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062321/56814214550346895dae1f33/html5/thumbnails/2.jpg)
25 Октобар 2010 Физика 2010 2
Рад
• Свакодневни појам – нешто је тешко урадити• У физици – пренос енергије са тела на тело
или прелазак енергије из једног облика у други.
• Да би био извршен рад - мора да постоји сила.
![Page 3: ФИЗИКА 20 1 0](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062321/56814214550346895dae1f33/html5/thumbnails/3.jpg)
25 Октобар 2010 Физика 2010 3
Рад константне силе над системом = F d cos
![Page 4: ФИЗИКА 20 1 0](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062321/56814214550346895dae1f33/html5/thumbnails/4.jpg)
25 Октобар 2010 Физика 2010 4
Рад константне силе над системом = F d cos
• Када стојимо рад је нула, али се умарамо држећи терет. Зашто?
• Мишићи се контрахују и опуштају.
![Page 5: ФИЗИКА 20 1 0](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062321/56814214550346895dae1f33/html5/thumbnails/5.jpg)
25 Октобар 2010 Физика 2010 5
• Када се крећемо по хоризонтали рад је опет нула јер нема промене висине у пољу Земљине теже.
• Угао између силе и помераја је прав па је косинус једнак нули.
![Page 6: ФИЗИКА 20 1 0](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062321/56814214550346895dae1f33/html5/thumbnails/6.jpg)
25 Октобар 2010 Физика 2010 6
Промена енергије тела услед извршеног рада и обрнуто
![Page 7: ФИЗИКА 20 1 0](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062321/56814214550346895dae1f33/html5/thumbnails/7.jpg)
25 Октобар 2010 Физика 2010 7
Још о раду
• Скаларна величина
• Ако на тело делује више сила, укупан рад је једнак алгебарском збиру рада извршеног појединачним силама
Јединица за рад
SI Џул(joule) (J=N m)
![Page 8: ФИЗИКА 20 1 0](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062321/56814214550346895dae1f33/html5/thumbnails/8.jpg)
25 Октобар 2010 Физика 2010 8
Кинетичка енергија• Шта се дешава када се
изврши рад над системом?• Предаје му се нека
енергија.• Зависи од ситуације
– Ако тело наставља при том да се креће константном брзином – енергија се троши на кретање и савладавање силе трења - косачица.
– Кофер при подизању добија енергију која може да се користи за вршење рада - потенцијална
![Page 9: ФИЗИКА 20 1 0](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062321/56814214550346895dae1f33/html5/thumbnails/9.jpg)
25 Октобар 2010 Физика 2010 9
Рад константне силе
![Page 10: ФИЗИКА 20 1 0](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062321/56814214550346895dae1f33/html5/thumbnails/10.jpg)
25 Октобар 2010 Физика 2010 10
Рад силе која није константна
![Page 11: ФИЗИКА 20 1 0](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062321/56814214550346895dae1f33/html5/thumbnails/11.jpg)
25 Октобар 2010 Физика 2010 11
Рад константне силе
• 1димензија,– тело је било у x0 и имало брзину vo
• сила дуж брзине тела – убрзава га додатно• рад на померању од x0 до x где је d = x-x0
A=Fd• 2. Њутнов закон
ma=FA=m a d
![Page 12: ФИЗИКА 20 1 0](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062321/56814214550346895dae1f33/html5/thumbnails/12.jpg)
25 Октобар 2010 Физика 2010 12
Рад константне силе и кинетичка енергија
• формула из кинематикеv2=v0
2+2ad
a=(v2-v02)/(2d)
• Замена у израз за радA=md(v2-v0
2)/(2d)
• Након сређивањаA=mv2/2-mv0
2/2
• Теорема о раду и енергијиТеорема о раду и енергији – извршени рад једнак је промени величине mv2/2 (кинетичка енергија тела=Еk) – енергија коју има тело услед кретања.
![Page 13: ФИЗИКА 20 1 0](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062321/56814214550346895dae1f33/html5/thumbnails/13.jpg)
25 Октобар 2010 Физика 2010 13
Гравитациона потенцијална енергија• mg = -mg ey
• d=(yf - yi) ey
• Ag=Fd=Fdcos
• Ag= -mg ey(yf - yi) ey= mgyi - mgyf
• Ep = mgy – гравитациона потенцијална енергија
• коцки је расла брзина, тиме и кинетичка енергија – док јој се потенцијална смањивала
Ag = Epi - Epf =-(Epf - Epi )
Ag = -Ep
ey
![Page 14: ФИЗИКА 20 1 0](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062321/56814214550346895dae1f33/html5/thumbnails/14.jpg)
25 Октобар 2010 Физика 2010 14
Потенцијална енергија еластичних деформација
• Хуков закон• F=kl=kx
![Page 15: ФИЗИКА 20 1 0](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062321/56814214550346895dae1f33/html5/thumbnails/15.jpg)
25 Октобар 2010 Физика 2010 15
Потенцијална енергија еластичних деформација
• Сила линеарно расте од 0 до kx
• Средња вредност силе је• F=kx/2• Рад је (површина троугла на
слици)A=Fd=kx/2 x = kx2/2
• Рад је прешао у потенцијалну енергију деформисане опруге
Ep= kx2/2
![Page 16: ФИЗИКА 20 1 0](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062321/56814214550346895dae1f33/html5/thumbnails/16.jpg)
25 Октобар 2010 Физика 2010 16
Конзервативне силе и потенцијална енергија
• Рад извшен над опругом је једнак разлици потенцијалних енергија
• Ако се опруга истегне од xi до xf, рад над њом је
Ep= kx2/2
![Page 17: ФИЗИКА 20 1 0](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062321/56814214550346895dae1f33/html5/thumbnails/17.jpg)
25 Октобар 2010 Физика 2010 17
Конзервативне силе и потенцијална енергија
• Деформисање опруге изазива у њој појаву еластичних сила – супротно усмерених онима које деформишу опругу.
• Ако је била растегнута, њен рад, при релаксирању до равнотежног положаја
• Ова рад је једнак негативном прираштају потенцијалне енергије
![Page 18: ФИЗИКА 20 1 0](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062321/56814214550346895dae1f33/html5/thumbnails/18.jpg)
25 Октобар 2010 Физика 2010 18
Конзервативне силе и потенцијална енергија
• И рад гравитационе и еластичне силе зависи само од крајње и почетне тачке путање - а не и од начина како се дошло од једне до друге.
• Силе са том особином се називају конзервативне.• Када се поклопе почетна и крајња тачка - рад је 0.
• Теорема о раду и енергији за конзервативне силе (A=Ac)
![Page 19: ФИЗИКА 20 1 0](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062321/56814214550346895dae1f33/html5/thumbnails/19.jpg)
25 Октобар 2010 Физика 2010 19
Конзервативне силе и потенцијална енергија
• Рад се врши на рачун нагомилане потенцијалне
![Page 20: ФИЗИКА 20 1 0](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062321/56814214550346895dae1f33/html5/thumbnails/20.jpg)
25 Октобар 2010 Физика 2010 20
Конзервативне силе и потенцијална енергија
• Закон одржања енергије – за случај када на систем делују само конзервативне силе - збир кинетичке и потенцијалне енергије у систему је константан.
• Такав систем се назива затворен. • (Јер му се укупна енергија не мења са временом)
• Рад се врши на рачун нагомилане потенцијалне
• Почетни и крајњи тренутак су произвољни
![Page 21: ФИЗИКА 20 1 0](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062321/56814214550346895dae1f33/html5/thumbnails/21.jpg)
25 Октобар 2010 Физика 2010 21
Неконзервативне силе. Отворени системи
• Конзервативне силе. – Рад не зависи од облика путање– Механичка енергија се одржава - конзервише– Системи су затворени.
• Друга класа сила су неконзервативне. – Рад зависи од облика путање– Механичка енергија се не одржава– Системи су отворени.
![Page 22: ФИЗИКА 20 1 0](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062321/56814214550346895dae1f33/html5/thumbnails/22.jpg)
25 Октобар 2010 Физика 2010 22
Неконзервативне силе. Отворени системи
![Page 23: ФИЗИКА 20 1 0](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062321/56814214550346895dae1f33/html5/thumbnails/23.jpg)
25 Октобар 2010 Физика 2010 23
Неконзервативне силе. Отворени системи
• При раду неконзервативних сила систему се или додаје или одузима енергија
• При трењу се загрева површина - кинетичка енергија прелази у топлоту која напушта систем.
• Аутомобил који кочи - потребно је да изгуби механичку енергију да би се зауставио.
![Page 24: ФИЗИКА 20 1 0](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062321/56814214550346895dae1f33/html5/thumbnails/24.jpg)
25 Октобар 2010 Физика 2010 24
![Page 25: ФИЗИКА 20 1 0](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062321/56814214550346895dae1f33/html5/thumbnails/25.jpg)
25 Октобар 2010 Физика 2010 25
Неконзервативне силе. Теорема о раду и енергији
• Кад постоје и неконзервативне силе, укупна механичка енергија се мења за износ рада управо тих сила
• Кад постоје и неконзервативне силе рад је збир.
![Page 26: ФИЗИКА 20 1 0](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062321/56814214550346895dae1f33/html5/thumbnails/26.jpg)
25 Октобар 2010 Физика 2010 26
Закон одржања енергије
• Општа форма закона одржања енергије
• Укупна енергија је константна у сваком процесу. Она може да мења облик и да прелази из система у систем, али у целини остаје једнака током времена.
• Er – остале форме енергије (авион – кинетичка услед кретања, потенцијална јер је на некој висини, неконз. сила отпора вадуха, “остале” форме – топлота која се ослобађа при сагоревању керозина )
![Page 27: ФИЗИКА 20 1 0](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062321/56814214550346895dae1f33/html5/thumbnails/27.jpg)
25 Октобар 2010 Физика 2010 27
![Page 28: ФИЗИКА 20 1 0](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062321/56814214550346895dae1f33/html5/thumbnails/28.jpg)
25 Октобар 2010 Физика 2010 28
Снага
• СИ јединица - Ват
• снага – снажан човек, мотор, ...• снажни мотори за краће време убрзају ауто до
жељене брзине и за то троше више енергије у јединици времена.
• Снага – брзина вршења рада
1 KS=746 WСијалица од 60 W троши 60 J сваке секунде
![Page 29: ФИЗИКА 20 1 0](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062321/56814214550346895dae1f33/html5/thumbnails/29.jpg)
25 Октобар 2010 Физика 2010 29
Снага
![Page 30: ФИЗИКА 20 1 0](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062321/56814214550346895dae1f33/html5/thumbnails/30.jpg)
25 Октобар 2010 Физика 2010 30
Снага
• До Земље долази са Сунца 1,2 kW/m2.• Ефикасност при преласку енергије из једног облика
у други никад није 100%• Сијалица са ужареном нити
– Од 60 W, само 5W је светлосна енергија– Остатак је ...?
• Електрана– конвертује 35-40% горива у електричну енергију– Остатак ?
![Page 31: ФИЗИКА 20 1 0](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062321/56814214550346895dae1f33/html5/thumbnails/31.jpg)
25 Октобар 2010 Физика 2010 31
Потрошња електричне енергије
• На рачунима је утрошена (електрична) енергија у kWh.
• Ако су познате снаге уређаја у домаћинству Р• Утрошена енергија је
![Page 32: ФИЗИКА 20 1 0](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062321/56814214550346895dae1f33/html5/thumbnails/32.jpg)
25 Октобар 2010 Физика 2010 32
Рад, енергија и снага људи
• у људском организму се одвијају трансфери енергија из једног облика у друге
• храном унета енергија иде на– рад, топлотну и хемијску енергију (гомила се у масним наслагама)– око 5% хране бива неискоришћено и избацује се из организма.
• Рад људског тела – користан рад –
• на другим телиме – померање. • Промена положаја нашег тела
– унутрашњи рад – рад органа (срца, желуца, плућа, бубрега, ..)
![Page 33: ФИЗИКА 20 1 0](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062321/56814214550346895dae1f33/html5/thumbnails/33.jpg)
25 Октобар 2010 Физика 2010 33
Силе којима делујемо су неконзервативне - мењају укупну механичку енергију тела
![Page 34: ФИЗИКА 20 1 0](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062321/56814214550346895dae1f33/html5/thumbnails/34.jpg)
25 Октобар 2010 Физика 2010 34
Ефикасност
• подели се временом и добија се однос добијене и унете снаге
• Енергетска ефикасност: однос извршеног корисног рада и унете енергије
• извршени рад – форма енергије – енергија добијена на основу хране-енергије унете у тело
![Page 35: ФИЗИКА 20 1 0](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062321/56814214550346895dae1f33/html5/thumbnails/35.jpg)
25 Октобар 2010 Физика 2010 35
![Page 36: ФИЗИКА 20 1 0](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062321/56814214550346895dae1f33/html5/thumbnails/36.jpg)
25 Октобар 2010 Физика 2010 36
Ефикасност људског тела
• последица ефикасности мишића у конвертовању енергије добијене храном у користан рад– сам мишић: 25-30%– реално је мања јер функционише у склопу тела
• Храна спада у “остале” врсте енергије• приликом варења прелази у друге облике• Троши се и кисеоник па се потрошња енергије при
активностима може везати и за потрошњу кисеоника
![Page 37: ФИЗИКА 20 1 0](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062321/56814214550346895dae1f33/html5/thumbnails/37.jpg)
25 Октобар 2010 Физика 2010 37
![Page 38: ФИЗИКА 20 1 0](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062321/56814214550346895dae1f33/html5/thumbnails/38.jpg)
25 Октобар 2010 Физика 2010 38
Утрошак енергије у људском телу
• све активности организма захтевају енергију– при спавању – активности мишића срца,
дигестивног тракта, плућа, ...– бубрези и јетра, ....– око 25% унете енергије се троши на одржавање
електричног потенцијала у ћелијама
![Page 39: ФИЗИКА 20 1 0](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062321/56814214550346895dae1f33/html5/thumbnails/39.jpg)
25 Октобар 2010 Физика 2010 39
Импулс
• Ова форма је општија од раније јер обухвата и случај кретања тела променљиве масе
• Импулс (количина кретања) и 2. Њутнов закон
![Page 40: ФИЗИКА 20 1 0](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062321/56814214550346895dae1f33/html5/thumbnails/40.jpg)
25 Октобар 2010 Физика 2010 40
Закон одржања импулса
• Импулс силе је једнак промени импулса тела
• ефекат деловања силе на неко тело зависи и од њеног интензитета (и правца и смера) и од тога колико дуго делује на тело.
![Page 41: ФИЗИКА 20 1 0](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062321/56814214550346895dae1f33/html5/thumbnails/41.jpg)
25 Октобар 2010 Физика 2010 41
другом камиону се смањи брзина а првом повећа
други камион се креће брже од првог, сустиже га и удара
![Page 42: ФИЗИКА 20 1 0](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062321/56814214550346895dae1f33/html5/thumbnails/42.jpg)
25 Октобар 2010 Физика 2010 42
• промене импулса првог и другог камиона су
• Укупан импулс затвореног система се не мења са временом
• 3. Њутнов закон
• закон одржања импулса
![Page 43: ФИЗИКА 20 1 0](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062321/56814214550346895dae1f33/html5/thumbnails/43.jpg)
25 Октобар 2010 Физика 2010 43
Одржање момента импулсаВећи Iмања
мањи Iвећа
мањи Iвећа
constI