Vzájomná premena polohovej a pohybovej energie. Zákon zachovania mechanickej energie

Ing. Sochanič Ján

Pohybová energia

Pohybová (kinetická) energia Ek je druhom mechanickej energie.

Pohybovú energiu môže teleso získať vykonaním práce.

Pohybová energia súvisí predovšetkým s jeho rýchlosťou a s hmotnosťou.

Pohybová energia je fyzikálna veličina.

Jej jednotkou je joule (J), tak ako u mechanickej práce.

Pohybová energia

Pohybová energia môže mať i deformačné účinky.

Polohová energia

Polohová (potenciálna) energia Ep je druh mechanickej energie.

Polohovú energiu môže teleso získať vykonaním práce.

Polohová energia telesa súvisí s jeho výškou nad podložkou v gravitačnom poli Zeme a s hmotnosťou.

Polohovú energiu vypočítame: Ep = m . g . h

Polohová energia je fyzikálna veličina.

Jej jednotkou je joule (J), tak ako u mechanickej práce.

Polohová energia

Polohovú energiu získa aj pružina, ktorú natiahneme alebo stlačíme.

Uložíme tým do nej prácu. Túto uloženú prácu stlačená pružina vráti po jej uvoľnení.

Vodná kĺzačka Pri výstupe na kĺzačku vykonáme prácu.

Na začiatku, na najvyššom mieste, máme najväčšiu polohovú energiu.

Pri pustení sa smerom nadol sa postupne rýchlosť pohybu zväčšuje a výška nad zemou zmenšuje.

Naša polohová energia sa postupne mení na energiu pohybovú.

Na konci kĺzačky sa všetka polohová energia premení na energiu pohybovú.

Lukostrelec

Lukostrelec pomocou luku vystrelí šíp, pretože sa polohová energia pružnosti premení na pohybovú energiu šípu.

Energia sa môže prenášať z jedného telesa na druhé.

Posúvanie vagónov

Na železničnej stanici sa posúvajú vagóny nárazom pohybujúceho sa vagóna do stojaceho vagóna.

Pohybujúci sa vagón odovzdá časť svojej pohybovej energie stojacemu vagónu.

Voľný pád loptičky

Vykonáme prácu, dvihneme loptičku do určitej výšky.

Loptička získa polohovú energiu, ktorá sa pri voľnom páde postupne mení na pohybovú energiu.

Počas pádu pôsobí na loptičku proti smeru jej pohybu aj odporová sila.

Jej pôsobením sa časť energie premení na teplo.

Pri malých rýchlostiach je aj táto premena zanedbateľná a preto súčet veľkosti polohovej a premenenej pohybovej energie je približne rovnaký.

Voľný pád telesa

Pád telesa, pri ktorom sú straty energie zanedbateľne malé, je ideálny dej, ktorý sa nazýva voľný pád telesa.

Pri voľnom páde telesa sa jeho polohová energia postupne mení na pohybovú energiu.

Súčet polohovej energie a pohybovej energie voľne padajúceho telesa má počas celého pohybu telesa rovnakú (konštantnú) hodnotu.

Za ideálnych podmienok sa celková mechanická energia telesa nemení.

Posledná veta vyjadruje fyzikálny zákon, ktorý nazývame zákon zachovania mechanickej energie.

Výkop futbalového brankára

Brankár pri výkope lopty využije najprv pohybovú energiu svojej nohy.

Táto energia sa prenesie na loptu a takto získa lopta pohybovú energiu.

Lopta stúpa do určitej výšky a v najvyššom bode získa maximálnu polohovú energiu.

Pri klesaní nadol sa polohová energia lopty postupne premení opäť na energiu polohovú.

Vzájomné premeny polohovej a pohybovej energie

Vzájomné premeny polohovej a pohybovej energie

Zákon zachovania mechanickej energie Súčet polohovej energie a pohybovej energie voľne padajúceho

telesa má počas celého pohybu telesa rovnakú (konštantnú) hodnotu.

Za ideálnych podmienok sa celková mechanická energia telesa nemení.

Premena energie pri páde voľne padajúceho telesa

Zhrnutie

Polohová energia sa pri niektorých dejoch premieňa na pohybovú energiu a naopak.

Pri premenách môže dochádzať aj k prenosu energie na iné telesá.

Pri vzájomných premenách mechanickej energie platí zákon zachovania mechanickej energie.

Úloha Vzpierač na obrázku zdvihol činku s hmotnosťou 80 kg do výšky 2 m.

A, Akú prácu vykonal vzpierač ?

B, Akú polohovú energiu majú činky vo výške 2 m ?

C, Akú najväčšiu pohybovú energiu môžu mať činky pri páde na zem ?

D, Aká bude polohová a pohybová energia činiek v polovici dráhy pri páde na zem ?

Riešenie úlohy

m = 80 kg, h = 2 m, g = 10 N/kg, W = ?, Ep = ?, Ek = ?

W = F . s F = Fg = m . g = 80 . 10 = 800 N

A, W = 800 . 2 = 1600 J

Vzpierač vykonal prácu 1600 J

B, V maximálnej výške, čiže vo 2 metroch Ep = W = 1600 J

Ep = m. g . h = 80 . 10 . 2 = 1600 J

C, Najväčšia pohybová energia bude práve rovná maximálnej polohovej energii, pretože došlo k úplnej premene energií. Ep = Ek = W = 1600 J

D, V polovici dráhy činiek pri páde na zem bude polovičná aj veľkosť jednotlivých druhov energií. Celková energia bude rovná vykonanej práci.

Ep = Ek = 800 J W = E = Ep + Ek = 800 + 800 = 1600 J

Ďakujem za pozornosť