Решу егэ физика закон сохранения энергии. Решение задач ЕГЭ части С: Механическая энергия, работа, закон сохранения энергии

По форме траектории движение делится на:
а) прямолинейное - траектория представляет собой отрезок прямой;
б) криволинейное - траектория представляет собой отрезок кривой.

Путь - это длина траектории, которую описывает материальная точка за данный промежуток времени. Это скалярная величина.
Перемещение - это вектор, соединяющий начальное положение материальной точки с её конечным положением (см. рис.).

Очень важно понимать, чем путь отличается от перемещения. Самое главной отличие в том, что перемещение - это вектор с началом в точке отправления и с концом в точке назначения (при этом абсолютно неважно, каким маршрутом это перемещение совершалось). А путь - это, наборот, скалярная величина, отражающая длину пройденной траектории.

Равномерным прямолинейным движением называют движение, при котором материальная точка за любые равные промежутки времени совершает одинаковые перемещения
Скоростью равномерного прямолинейного движения называют отношение перемещения ко времени, за которое это перемещение произошло:

Для неравномерного движения пользуются понятием средней скорости. Часто вводят среднюю скорость как скалярную величину. Это скорость такого равномерного движения, при котором тело проходит тот же путь за то же время, что и при неравномерном движении:

Мгновенной скоростью называют скорость тела в данной точке траектории или в данный момент времени.
Равноускоренное прямолинейное движение - это прямолинейное движение, при котором мгновенная скорость за любые равные промежутки времени изменяется на одну и ту же величину

Зависимость координаты тела от времени в равномерном прямолинейном движении имеет вид: x = x 0 + V x t , где x 0 - начальная координата тела, V x - скорость движения.
Свободным падением называют равноускоренное движение с постоянным ускорением g = 9,8 м/с 2 , не зависящим от массы падающего тела. Оно происходит только под действием силы тяжести.

Скорость при свободном падении рассчитывается по формуле:

Перемещение по вертикали рассчитывается по формуле:

Одним из видов движения материальной точки является движение по окружности. При таком движении скорость тела направлена по касательной, проведённой к окружности в той точке, где находится тело (линейная скорость). Описывать положение тела на окружности можно с помощью радиуса, проведённого из центра окружности к телу. Перемещение тела при движении по окружности описывается поворотом радиуса окружности, соединяющего центр окружности с телом. Отношение угла поворота радиуса к промежутку времени, в течение которого этот поворот произошёл, характеризует быстроту перемещения тела по окружности и носит название угловой скорости ω :

Угловая скорость связана с линейной скоростью соотношением

где r - радиус окружности.
Время, за которое тело описывает полный оборот, называется периодом обращения. Величина, обратная периоду - частота обращения - ν

Поскольку при равномерном движении по окружности модуль скорости не меняется, но меняется направление скорости, при таком движении существует ускорение. Его называют центростремительным ускорением , оно направлено по радиусу к центру окружности:

Основные понятия и законы динамики

Часть механики, изучающая причины, вызвавшие ускорение тел, называется динамикой

Первый закон Ньютона:
Cуществуют такие системы отсчёта, относительно которых тело сохраняет свою скорость постоянной или покоится, если на него не действуют другие тела или действие других тел скомпенсировано.
Свойство тела сохранять состояние покоя или равномерного прямолинейного движения при уравновешенных внешних силах, действующих на него, называется инертностью. Явление сохранения скорости тела при уравновешенных внешних силах называют инерцией. Инерциальными системами отсчёта называют системы, в которых выполняется первый закон Ньютона.

Принцип относительности Галилея:
во всех инерциальных системах отсчёта при одинаковых начальных условиях все механические явления протекают одинаково, т.е. подчиняются одинаковым законам
Масса - это мера инертности тела
Сила - это количественная мера взаимодействия тел.

Второй закон Ньютона:
Сила, действующая на тело, равна произведению массы тела на ускорение, сообщаемое этой силой:
$F↖{→} = m⋅a↖{→}$

Сложение сил заключается в нахождении равнодействующей нескольких сил, которая производит такое же действие, как и несколько одновременно действующих сил.

Третий закон Ньютона:
Силы, с которыми два тела действуют друг на друга, расположены на одной прямой, равны по модулю и противоположны по направлению:
$F_1↖{→} = -F_2↖{→} $

III закон Ньютона подчёркивает, что действие тел друг на друга носит характер взаимодействия. Если тело A действует на тело B, то и тело B действует на тело A (см. рис.).

Или короче, сила действия равна силе противодействия. Часто возникает вопрос: почему лошадь тянет сани, если эти тела взаимодействуют с равными силами? Это возможно только за счёт взаимодействия с третьим телом - Землёй. Сила, с которой копыта упираются в землю, должна быть больше, чем сила трения саней о землю. Иначе копыта будут проскальзывать, и лошадь не сдвинется с места.
Если тело подвергнуть деформации, то возникают силы, препятствующие этой деформации. Такие силы называют силами упругости .

Закон Гука записывают в виде

где k - жёсткость пружины, x - деформация тела. Знак «−» указывает, что сила и деформация направлены в разные стороны.

При движении тел друг относительно друга возникают силы, препятствующие движению. Эти силы называются силами трения. Различают трение покоя и трение скольжения. Сила трения скольжения подсчитывается по формуле

где N - сила реакции опоры, µ - коэффициент трения.
Эта сила не зависит от площади трущихся тел. Коэффициент трения зависит от материала, из которого сделаны тела, и качества обработки их поверхности.

Трение покоя возникает, если тела не перемещаются друг относительно друга. Сила трения покоя может меняться от нуля до некоторого максимального значения

Гравитационными силами называют силы, с которыми любые два тела притягиваются друг к другу.

Здесь R - расстояние между телами. Закон всемирного тяготения в таком виде справедлив либо для материальных точек, либо для тел шарообразной формы.

Весом тела называют силу, с которой тело давит на горизонтальную опору или растягивает подвес.

Сила тяжести - это сила, с которой все тела притягиваются к Земле:

При неподвижной опоре вес тела равен по модулю силе тяжести:

Если тело движется по вертикали с ускорением, то его вес будет изменяться.
При движении тела с ускорением, направленным вверх, его вес

Видно, что вес тела больше веса покоящегося тела.

При движении тела с ускорением, направленным вниз, его вес

В этом случае вес тела меньше веса покоящегося тела.

Невесомостью называется такое движение тела, при котором его ускорение равно ускорению свободного падения, т.е. a = g. Это возможно в том случае, если на тело действует только одна сила - сила тяжести.
Искусственный спутник Земли - это тело, имеющее скорость V1, достаточную для того, чтобы двигаться по окружности вокруг Земли
На спутник Земли действует только одна сила - сила тяжести, направленная к центру Земли
Первая космическая скорость - это скорость, которую надо сообщить телу, чтобы оно обращалось вокруг планеты по круговой орбите.

где R - расстояние от центра планеты до спутника.
Для Земли, вблизи её поверхности, первая космическая скорость равна

1.3. Основные понятия и законы статики и гидростатики

Условие равновесия рычага:
алгебраическая сумма моментов всех вращающих тело сил равна нулю.
Давлением называют физическую величину, равную отношению силы, действующей на площадку, перпендикулярную этой силе, к площади площадки:

Для жидкостей и газов справедлив закон Паскаля:
давление распространяется по всем направлениям без изменений.
Если жидкость или газ находятся в поле силы тяжести, то каждый вышерасположенный слой давит на нижерасположенные и по мере погружения внутрь жидкости или газа давление растёт. Для жидкостей

где ρ - плотность жидкости, h - глубина проникновения в жидкость.

Однородная жидкость в сообщающихся сосудах устанавливается на одном уровне. Если в колена сообщающихся сосудов залить жидкость с разными плотностями, то жидкость с большей плотностью устанавливается на меньшей высоте. В этом случае

Высоты столбов жидкости обратно пропорциональны плотностям:

Гидравлический пресс представляет собой сосуд, заполненный маслом или иной жидкостью, в котором прорезаны два отверстия, закрытые поршнями. Поршни имеют разную площадь. Если к одному поршню приложить некоторую силу, то сила, приложенная ко второму поршню, оказывается другой.
Таким образом, гидравлический пресс служит для преобразования величины силы. Поскольку давление под поршнями должно быть одинаковым, то

Тогда A1 = A2.
На тело, погружённое в жидкость или газ, со стороны этой жидкости или газа действует направленная вверх выталкивающая сила, которую называют силой Архимеда
Величину выталкивающей силы устанавливает закон Архимеда : на тело, погружённое в жидкость или газ, действует выталкивающая сила, направленная вертикально вверх и равная весу жидкости или газа, вытесненного телом:

где ρ жидк - плотность жидкости, в которую погружено тело; V погр - объём погружённой части тела.

Условие плавания тела - тело плавает в жидкости или газе, когда выталкивающая сила,действующая на тело, равна силе тяжести, действующей на тело.

1.4. Законы сохранения

Импульс - векторная величина. [p] =кг·м/с. Наряду с импульсом тела часто пользуются импульсом силы. Это произведение силы на время её действия
Изменение импульса тела равно импульсу действующей на это тело силы. Для изолированной системы тел (система, тела которой взаимодействуют только друг с другом) выполняется закон сохранения импульса : сумма импульсов тел изолированной системы до взаимодействия равна сумме импульсов этих же тел после взаимодействия.
Механической работой называют физическую величину, которая равна произведению силы, действующей на тело, на перемещение тела и на косинус угла между направлением силы и перемещения:

Мощность - это работа, совершённая в единицу времени:

Способность тела совершать работу характеризуют величиной, которую называют энергией. Механическую энергию делят на кинетическую и потенциальную. Если тело может совершать работу за счёт своего движения, говорят, что оно обладает кинетической энергией. Кинетическая энергия поступательного движения материальной точки подсчитывается по формуле

Если тело может совершать работу за счёт изменения своего положения относительно других тел или за счёт изменения положения частей тела, оно обладает потенциальной энергией. Пример потенциальной энергии: тело, поднятое над землёй, его энергия подсчитывается по формуле

где h - высота подъёма

Энергия сжатой пружины:

где k - коэффициент жёсткости пружины, x - абсолютная деформация пружины.

Сумма потенциальной и кинетической энергии составляет механическую энергию. Для изолированной системы тел в механике справедлив закон сохранения механической энергии : если между телами изолированной системы не действуют силы трения (или другие силы, приводящие к рассеянию энергии), то сумма механических энергий тел этой системы не изменяется (закон сохранения энергии в механике). Если же силы трения между телами изолированной системы есть, то при взаимодействии часть механической энергии тел переходит во внутреннюю энергию.

1.5. Механические колебания и волны

Величина A, равная наибольшему абсолютному значению колеблющейся физической величины x, называется амплитудой колебаний . Выражение α = ωt + ϕ определяет значение x в данный момент времени и называется фазой колебаний. Периодом T называется время, за которое колеблющееся тело совершает одно полное колебание. Частотой периодических колебаний называют число полных колебаний, совершённых за единицу времени:

Частота измеряется в с -1 . Эта единица называется герц (Гц).

Математическим маятником называется материальная точка массой m, подвешенная на невесомой нерастяжимой нити и совершающая колебания в вертикальной плоскости.
Если один конец пружины закрепить неподвижно, а к другому её концу прикрепить некоторое тело массой m, то при выведении тела из положения равновесия пружина растянется и возникнут колебания тела на пружине в горизонтальной или вертикальной плоскости. Такой маятник называется пружинным.

Период колебаний математического маятника определяется по формуле

где l - длина маятника.

Период колебаний груза на пружине определяется по формуле

где k - жёсткость пружины, m - масса груза.

Распространение колебаний в упругих средах.
Среда называется упругой, если между её частицами существуют силы взаимодействия. Волнами называется процесс распространения колебаний в упругих средах.
Волна называется поперечной , если частицы среды колеблются в направлениях, перпендикулярных к направлению распространения волны. Волна называется продольной , если колебания частиц среды происходят в направлении распространения волны.
Длиной волны называется расстояние между двумя ближайшими точками, колеблющимися в одинаковой фазе:

где v - скорость распространения волны.

Звуковыми волнами называют волны, колебания в которых происходят с частотами от 20 до 20 000 Гц.
Скорость звука различна в различных средах. Скорость звука в воздухе равна 340 м/c.
Ультразвуковыми волнами называют волны, частота колебаний в которых превышает 20 000 Гц. Ультразвуковые волны не воспринимаются человеческим ухом.

в задачах ЕГЭ

Мяч брошен вертикально вверх. На рисунке показан график изменения кинетической энергии мяча по мере его подъема над точкой бросания. Какова потенциальная энергия мяча на высоте 2 м? Решение:

На рисунке представлен график изменения со временем кинетической энергии ребенка, качающегося на качелях. В момент, соответствующий точке А на графике, его потенциальная энергия, отсчитанная от положения равновесия качелей, равна 1) 10 Дж 2) 20Дж 3) 30 Дж 4) 25 Дж

Маленькая шайба массой 2 г может скользить без трения по цилиндрической выемке радиуса 0,5 м. Начав движение сверху, она сталкивается с другой такой же шайбой, покоящейся внизу. Чему равно количество теплоты, выделившееся в результате неупругого столкновения шайб?

Решение:

Подвешенный на нити грузик совершает гармонические колебания. В таблице представлены координаты грузика через одинаковые промежутки времени. Какова примерно максимальная скорость грузика?

Шарик соскальзывает без трения с верхнего конца наклонного желоба, переходящего в «мертвую петлю» радиусом R. Чему равна сила давления шарика на желоб в верхней точке петли, если масса шарика 0,1 кг , а верхний конец желоба поднят на высоту h=3R по отношению к нижней точке «мертвой петли»?

Небольшая шайба после толчка приобретает скорость υ = 2 м/с и скользит по внутренней поверхности гладкого закрепленного кольца радиусом R = 0,14 м. На какой высоте h шайба отрывается от кольца и начинает свободно падать?

Шарик массой 0,2 кг на нити длиной 0,9 м раскачивают так, что каждый раз, когда шарик проходит положение равновесия на него в течение короткого промежутка времени 0,01с действует сила 0,1 Н, направленная параллельно скорости. Через сколько полных колебаний шарик на нити отклонится на угол 60°?

Со дна аквариума всплывает мячик и выпрыгивает из воды. В воздухе он обладает кинетической энергией, которую приобрел за счет уменьшения: 1) внутренней энергии воды 2) потенциальной энергии мяча 3) потенциальной энергии воды 4) кинетической энергии воды

Парашютист спускается с постоянной скоростью. Какие преобразования энергии при этом происходят?

• Потенциальная энергия парашютиста преобразуется полностью в его кинетическую энергию

• Кинетическая энергия парашютиста полностью преобразуется в его потенциальную энергию

• Кинетическая энергия парашютиста полностью преобразуется во внутреннюю энергию парашютиста и воздуха

• Энергия взаимодействия парашютиста с Землей преобразуется во внутреннюю энергию взаимодействующих тел из-за сил сопротивления воздуха

В теплоизолированном сосуде смешивают 1 моль водорода со средней кинетической энергией молекул 1· 10-20 Дж и 4 моля кислорода со средней кинетической энергией молекул 2· 10-20 Дж. Какова средняя кинетическая энергия молекул после смешивания?

I закон термодинамики

Первый закон термодинамики записан следующим образом: Q=A+ΔU, где Q – количество теплоты, полученное газом, А – работа совершенная газом. В ходе процесса, проведенного с газом, его внутренняя энергия уменьшилась, при этом газ сжали. Каковы знаки Q и А ?

Какое количество теплоты нужно предать 1 молю одноатомного газа, чтобы вдвое увеличить его объем в изобарном процессе, если начальная температура газа Т?

Идеальный одноатомный газ находится в сосуде с жесткими стенками объемом 0,6 м3 . При нагревании его давление возросло на 3 кПа. На сколько увеличилась внутренняя энергия газа?

На графике показан процесс изменения состояния газа. Газ отдает 50 кДж теплоты. Чему равна работа внешних сил?

Одноатомный идеальный газ совершает циклический процесс, показанный на рисунке. Масса газа постоянна. За цикл от нагревателя газ получает количество теплоты Qн = 8 кДж. Чему равна работа газа за цикл?

В вакууме закреплен горизонтальный цилиндр. В цилиндре находится 0,1 моль гелия, запертого поршнем. Поршень массой 90 г удерживается упорами и может скользить вдоль стенок цилиндра без трения. В поршень попадает пуля массой 10 г, летящая горизонтально со скоростью 400 м/с, и застревает в нем. Как изменится температура гелия в момент остановки поршня в крайнем левом положении? Считать, что за время движения поршня газ не успевает обменяться теплом с сосудом и поршнем.

Горизонтально расположенная положительно заряженная пластина создает вертикально направленное однородное электрическое поле напряженностью Е=105 В/м. На нее с высоты h=10 см падает шарик масcой m=40 г, имеющий отрицательный заряд q=-10-6 Кл и начальную скорость v0=2м/с, направленную вертикально вниз. Какую энергию передаст шарик пластине при абсолютно неупругом ударе?

Если раздвигать пластины конденсатора, присоединенного к клеммам гальванического элемента, то его энергия:

• Уменьшается, т.к. увеличивается расстояние между положительными и отрицательными зарядами на пластинах

• Увеличивается, т.к. сила, раздвигающая пластины, совершает работу

• Уменьшается, поскольку при неизменной разности потенциалов между пластинами емкость конденсатора уменьшается

• Увеличивается, поскольку при неизменном заряде на пластинах конденсатора его емкость уменьшается

Два конденсатора емкостями 4 мкФ и 8 мкФ заряжают до напряжения 3 В каждый, а затем «плюс» одного из них подключают к «минусу» другого и соединяют свободные выводы резистором сопротивлением 1000 Ом. Какое количество теплоты выделится в резисторе?

Электродвигатель постоянного тока подключен к источнику тока и поднимает груз 1 г со скоростью 4 см/с. Напряжение на клеммах двигателя 4 В, сила тока 1 мА. Какое количество теплоты выделится в обмотке двигателя за 5 с?

Напряжение на клеммах конденсатора в колебательном контуре меняется с течением времени согласно графику на рисунке. Какое преобразование энергии происходит в контуре в промежутке от 2⋅10-3 с до 3⋅10-3 с?

• 1) энергия магнитного поля катушки уменьшается от максимального значения до 0

• 2) энергия магнитного поля катушки преобразуется в энергию электрического поля конденсатора

• 3) энергия электрического поля конденсатора увеличивается от 0 до максимального значения

• 4) энергия электрического поля конденсатора преобразуется в энергию магнитного поля катушки.

Емкость конденсатора, включенного в цепь переменного тока, равна 6 мкФ. Уравнение колебаний напряжения на конденсаторе имеет вид: U=50cos (1000t), где все величины выражены в СИ. Найдите амплитуду силы тока

При каком напряжении на источнике тока (см. рисунок) электроны, выбитые из одной пластины, не достигнут второй? Длина волны падающего света λ= 663 нм, работа выхода А= 1,5 эВ.

Свободный пион (π0-мезон) с энергией покоя 135 МэВ движется со скоростью V , которая значительно меньше скорости света. В результате его распада образовались два γ-кванта, причём один из них распространяется в направлении движения пиона, а другой – в противоположном направлении. Энергия одного кванта на 10% больше, чем другого. Чему равна скорость пиона до распада?

Слайд 2

Цель: повторение основных понятий, законов и формул законов сохранения в соответствии с кодификатором ЕГЭ.

Слайд 3

Законы сохранения: Закон сохранения механической энергии и закон сохранения импульса позволяют находить решения для ударного взаимодействия тел.

Абсолютно неупругим ударом называют такое ударное взаимодействие, при котором тела соединяются (слипаются) друг с другом и движутся дальше как одно тело. Неупругий удар (тело"прилипает" к стенке): Абсолютно упругим ударом называется столкновение, при котором сохраняется механическая энергия системы тел. Абсолютно упругий удар (тело отскакивает с прежней по величине скоростью) Если на систему тел не действуют внешние силы со стороны других тел, такая система называется замкнутой;

Слайд 4

Законы сохранения:Импульс тела

Физическая величина, равная произведению массы тела на скорость его движения, называется импульсом тела (или количеством движения): Физическая величина, равная произведению силы на время ее действия, называется импульсом силы (II закон Ньютона): Импульс силы равен изменению импульса тела Единицей измерения импульса в СИ является килограмм-метр в секунду (кг·м/с). Суммарный импульс силы равен площади, которую образует ступенчатая кривая с осью времени Для определения изменения импульса удобно использовать диаграмму импульсов, на которой изображаются вектора импульсов, а также вектор суммы импульсов, построенный по правилу параллелограмма

Слайд 5

Закон сохранения импульса: В замкнутой системе векторная сумма импульсов всех тел, входящих в систему, остается постоянной при любых взаимодействиях тел этой системы между собой. нецентральное соударение 1 – импульсы до соударения; 2 – импульсы после соударения; 3 – диаграмма импульсов. Примеры применения закона сохранения импульса: 1. Любые столкновения тел (биллиардных шаров, автомобилей, элементарных частиц и т.д.); 2. Движение воздушного шарика при выходе из него воздуха; 3. Разрывы тел, выстрелы и т.д.

Слайд 6

Законы сохранения:

Абсолютно неупругим ударом называют такое ударное взаимодействие, при котором тела соединяются (слипаются) друг с другом и движутся дальше как одно тело. Неупругий удар (тело"прилипает" к стенке): Абсолютно упругий удар (тело отскакивает с прежней по величине скоростью)

Слайд 7

Законы сохранения: Закон сохранения импульса

Закон сохранения импульса До взаимодействия После взаимодействия Закон сохранения импульса выполняется и для проекций векторов на каждую ось

Слайд 8

Законы сохранения: Закон сохранения импульса - реактивное движение

При стрельбе из орудия возникает отдача – снаряд движется вперед, а орудие – откатывается назад. Снаряд и орудие – два взаимодействующих тела. В ракете при сгорании топлива газы, нагретые до высокой температуры, выбрасываются из сопла с большой скоростью относительно ракеты. V – скорость ракеты после истечения газов Величина называется реактивной силой тяги

Слайд 9

Работой A, совершаемой постоянной силой называется физическая величина, равная произведениюмодулей силы и перемещения, умноженному на косинус угла α между векторами силы и перемещения; Работа является скалярной величиной. Она может быть положительной (0° ≤ α

Слайд 10

Законы сохранения: Мощность

Мощность N это физическая величина, равная отношениюработы A к промежутку времениt, в течение которого совершена эта работа: В Международной системе (СИ) единица мощности называется ватт (Вт) Соотношения между единицами мощности

Слайд 11

Законы сохранения: Кинетическая энергия

Кинетическая энергия – это энергия движения. Физическая величина, равная половинепроизведениямассы тела на квадрат его скорости, называется кинетической энергией тела: Теорема о кинетической энергии: работа приложенной к телу равнодействующей силы равнаизменению его кинетической энергии: Если тело движется со скоростью v,то для его полной остановки необходимо совершить работу

Слайд 12

Законы сохранения: Потенциальная энергия

Потенциальная энергия - энергии взаимодействия тел Потенциальная энергия определяетсявзаимным положением тел (например, положением тела относительно поверхности Земли). Силы, работа которых не зависит от траекториидвижения тела и определяется только начальным и конечным положениями называются консервативными. Работа консервативных сил на замкнутой траектории равна нулю. Свойством консервативности обладают сила тяжести и сила упругости. Для этих сил можно ввести понятие потенциальной энергии. Сила трения не является консервативной. Работа силы трения зависит от длины пути.

Слайд 13

Законы сохранения: Работа силы

Работа силы тяжести: Когда какое-нибудь тело опускается, сила тяжести производит работу. Работа силы тяжести равна изменению потенциальной энергии тела, взятому с противоположным знаком. Работа силы тяжести не зависит от формы траектории Работа силы тяжести не зависит от выбора нулевого уровня. Работа силы упругости: Для того, чтобы растянуть пружину, к ней нужно приложить внешнюю силу модуль которой пропорционален удлинению пружины Зависимость модуля внешней силы от координаты x изображается на графике прямой линией Потенциальная энергия упруго деформированного тела равна работе силы упругости при переходе из данного состояния в состояние с нулевой деформацией.

Слайд 14

Законы сохранения: Закон сохранения механической энергии

Сумма кинетической и потенциальной энергии тел, составляющих замкнутую систему и взаимодействующих между собой силами тяготения и силами упругости, остается неизменной. Сумму E = Ek + Epназывают полной механической энергией Если между телами, составляющими замкнутую систему, действуют силы трения, то механическая энергия не сохраняется. Часть механической энергии превращается во внутреннюю энергию тел (нагревание). Закон сохранения и превращения энергии:при любых физических взаимодействиях энергия не возникает и не исчезает. Она лишь превращается из одной формы в другую. Одним из следствий закона сохранения и превращения энергии является утверждение о невозможности создания «вечного двигателя» (perpetuummobile) – машины, которая могла бы неопределенно долго совершать работу, не расходуя при этом энергии

Слайд 15

Законы сохранения: Простые механизмы. КПД механизма

Основное назначение простых механизмов: Изменить силу по величине (уменьшить или увеличить) Изменить направление действия силы изменить силу по величине и направлению

Слайд 16

К основным механизмам относятся:

Слайд 17

Блок - это колесо с желобом по окружности для каната или цепи, ось которого жестко прикреплена к стене или потолочной балке. Система блоков и тросов, предназначенная для повышения грузоподъемности, называется полиспаст. Неподвижный блок Архимед рассматривал как равноплечий рычаг. Выигрыш в силе при этом отсутствует, но такой блок позволяет изменить направление действия силы, что иногда необходимо. Подвижный блок Архимед принимал за неравноплечий рычаг, дающий выигрыш в силе в 2 раза. Относительно центра вращения действуют моменты сил, которые при равновесии должны быть равны «Золотое правило" механики: Блок не дает выигрыша в работе.

Слайд 18

Законы сохранения: Условия равновесия рычага

Слайд 19

Плечо силы это расстояние от линии действия силы до точки, вокруг которой рычаг может поворачиваться. На рисунках показаны примеры, позволяющие понять: Как определить плечо силы.

Слайд 20

Чтобы невращающееся тело находилось в равновесии, необходимо, чтобы равнодействующая всех сил, приложенных к телу, была равна нулю Произведение модуля силы F на плечо d называется моментом силы M В Международной системе единиц (СИ) моменты сил измеряются в ньютон-метрах (Н∙м). Силы, действующие на рычаг, и их моменты. M1 = F1 · d1 > 0; M2 = – F2 · d2

Слайд 21

Различные типы равновесия шара на опоре. (1) – безразличное равновесие, (2) – неустойчивое равновесие, (3) – устойчивое равновесие.

Слайд 22

Законы сохранения: КПД механизма

Отношение полезной работы к затраченной взятое в процентах и называется коэффициентом полезного действия -КПД. Например, при поднятии груза вертикально на некоторую высоту работа полезная -150 Дж, но для выигрыша в силе воспользовались наклонной плоскостью и при подъеме груза пришлось преодолеть силы трения движения груза по наклонной плоскости Эта работа и будет затраченной 225 Дж.

Слайд 23

Рассмотрим задачи:

ЕГЭ 2001-2010 (Демо, КИМ) ГИА-9 2008-2010 (Демо)

Слайд 24

ГИА 2008 г. 24Пуля массой 50 г вылетает из ствола ружья вертикально вверх со скоростью 40 м/с. Чему равна потенциальная энергия пули через 4 с после начала движения? Сопротивлением воздуха пренебречь.

E = Ek + Ep Ek0 =Ep0 . m∙v2 /2=mgh v2 /2g=h= v0 t – gt2/2 gt2/2 - v0 t + v2 /2g = 0 t2 - 8 t + 16 = 0 t = 4 с Ep0 =m∙v2 /2,Ep0 = 0,05∙402 /2 = 40 Дж Ответ: _______________Вт 40 Дж

Слайд 25

(ГИА 2009 г.) 3.Тело, брошенное вертикально вверх с поверхности земли, достигает наивысшей точки и падает на землю. Если сопротивление воздуха не учитывать, то полная механическая энергия тела

одинакова в любые моменты движения тела максимальна в момент начала движения максимальна в момент достижения наивысшей точки максимальна в момент падения на землю

Слайд 26

(ГИА 2009 г.) 22.Тележка массой 20 кг, движущаяся со скоростью 0,8 м/с, сцепляется с другой тележкой массой 30 кг, движущейся навстречу со скоростью 0,2 м/с. Чему равна скорость движения тележек после сцепки, когда тележки будут двигаться вместе?

Слайд 27

ГИА 2010 г. 3.Для придания наиболее эффективного ускорения космическому кораблю струя выхлопных газов, вырывающаяся из сопла его реактивного двигателя, должна быть направлена

по направлению движения корабля противоположно направлению движения корабля перпендикулярно направлению движения корабля под произвольным углом к направлению движения корабля

Слайд 28

(ГИА 2010 г.) 24. Транспортер равномерно поднимает груз массой 190 кг на высоту 9 м за 50 с. Определите силу тока в электродвигателе, если напряжение в электрической сети 380 В. КПД двигателя транспортера составляет 60%.

Слайд 29

(ГИА 2010 г.) 25. Гиря падает на землю и ударяется о препятствие. Скорость гири перед ударом равна 140 м/с. Какова была температура гири перед ударом, если после удара температура повысилась до 1000С? Считать, что все количество теплоты, выделяемое при ударе, поглощается гирей. Удельная теплоемкость гири равна 140 Дж/(кг·0С).

Слайд 30

(ЕГЭ 2001 г., демо) А3. Автомобиль массой 3000 кг движется со скоростью 2 м/с. Какова кинетическая энергия автомобиля?

3000 Дж 1500 Дж 12000 Дж 6000 Дж

Слайд 31

(ЕГЭ 2001 г.) А4. Для того, чтобы уменьшить кинетическую энергию тела в 2 раза, надо скорость тела уменьшить в

Слайд 32

(ЕГЭ 2001 г., Демо) А4. После пережигания нити, удерживающей пружину (см рисунок), левая тележка начала двигаться со скоростью 0,4 м/с. На рисунке указаны массы грузов вместе с тележками. С какой по модулю скоростью будет двигаться правая тележка?

0,4 м/с 0,8 м/с 0,2 м/с 1,2 м/с

Слайд 33

(ЕГЭ 2001 г., Демо) А5. С балкона высотой h = 3 м на землю упал предмет массой m = 2 кг. Изменение энергии его тяготения к Земле при этом равно. . .

6 Дж. 60 Дж. 20 Дж. 20/3 Дж.

Слайд 34

(ЕГЭ 2001 г.) А6. Мужчина достает воду из колодца глубиной 10 м. Масса ведра 1,5 кг, масса воды в ведре 10 кг. Какую работу совершает мужчина?

1150 Дж 1300 Дж 1000 Дж 850 Дж

Слайд 35

(ЕГЭ 2001 г.) А7. Шарик скатывали с горки по трем разным желобам. В каком случае скорость шарика в конце пути наибольшая? Трением пренебречь.

в первом во втором в третьем во всех случаях скорость одинакова

Слайд 36

(ЕГЭ 2001 г.) А8. Тяжелый молот падает на сваю и вбивает ее в землю. В этом процессе происходит преобразование

потенциальной энергии молота во внутреннюю энергию сваи кинетической энергии молота во внутреннюю энергию молота, сваи, почвы внутренней энергии молота в кинетическую и потенциальную энергию сваи внутренней энергии молота во внутреннюю энергию сваи и почвы.

Слайд 37

(ЕГЭ 2001 г.) А29. Два пластилиновых шарика массами m1 = 0,1 кг и m2 = 0,2 кг летят навстречу друг другу со скоростями v1 = 20 м/с и v2 = 10 м/с. Столкнувшись, они слипаются. На сколько изменилась внутренняя энергия шариков при столкновении?

1,9 Дж 2 Дж 3 Дж 4 Дж

Слайд 38

(ЕГЭ 2002 г., Демо) А5. Тележка массой m, движущаяся со скоростью v, сталкивается с неподвижной тележкой той же массы и сцепляется с ней. Импульс тележек после взаимодействия равен

Слайд 39

(ЕГЭ 2002 г., КИМ) А5. Для того, чтобы уменьшить кинетическую энергию тела в 2 раза, надо скорость тела уменьшить в …

2 раза 4 раза раз раз

Слайд 40

(ЕГЭ 2002 г., Демо) А28. Груз, прикрепленный к пружине жесткостью 40 Н/м, совершает вынужденные колебания. Зависимость амплитуды этих колебаний от частоты воздействия вынуждающей силы представлена на рисунке. Определите полную энергию колебаний груза при резонансе.

10–1 Дж 510–2 Дж 1,2510–2 Дж 210–3Дж

Слайд 41

(ЕГЭ 2003 г., КИМ) А5. Мальчик подбросил футбольный мяч массой 0,4 кг на высоту 3 м. Насколько изменилась потенциальная энергия мяча?

4 Дж 12 Дж 1,2 Дж 7,5 Дж

Слайд 42

(ЕГЭ 2003 г., демо) А26. Неподвижная лодка вместе с находящимся в ней охотником имеет массу 250 кг. Охотник выстреливает из охотничьего ружья в горизонтальном направлении. Какую скорость получит лодка после выстрела? Масса пули 8 г, а ее скорость при вылете равна 700 м/с.

22,4 м/с 0,05 м/с 0,02 м/с 700 м/с

Слайд 43

(ЕГЭ 2004 г., КИМ) А5. Груз массой 1 кг под действием силы 50 Н, направленной вертикально вверх, поднимается на высоту 3 м. Изменение кинетической энергии груза при этом равно

30 Дж 120 Дж 150 Дж 180 Дж

Слайд 44

(ЕГЭ 2004 г., демо) А21. Ракета массой 105 кг стартует вертикально вверх с поверхности Земли с ускорением 15 м/с2. Если силами сопротивления воздуха при старте пренебречь, то сила тяги двигателей ракеты равна

Слайд 45

(ЕГЭ 2004 г., демо) А22. На Землю упал из космического пространства метеорит. Изменились ли механическая энергия и импульс системы «Земля – метеорит» в результате столкновения?

изменились и механическая энергия системы, и её импульс импульс системы не изменился, её механическая энергия изменилась механическая энергия системы не изменилась, её импульс изменился не изменились

Слайд 46

(ЕГЭ 2005 г., ДЕМО) А5. Потенциальная энергия взаимодействия с Землей гири массой 5 кг увеличилась на 75 Дж. Это произошло в результате того, что гирю

подняли на 1,5 м опустили на 1,5м подняли на 7 м опустили на 7 м

Слайд 47

(ЕГЭ 2005 г., ДЕМО) А7. Тело массой 2 кг движется вдоль оси ОХ. Его координата меняется в соответствии с уравнением х = А +Bt + Ct2, где А = 2 м, В = 3 м/с, С = 5 м/с2. Чему равен импульс тела в момент времени t = 2 c?

86 кгм/с 48 кгм/с 46 кгм/с 26 кгм/с

Слайд 48

ЕГЭ – 2006, ДЕМО. А 27.Мальчик массой 50 кг, стоя на очень гладком льду, бросает груз массой 8 кг под углом 60о к горизонту со скоростью 5 м/с. Какую скорость приобретет мальчик?

5,8 1,36 м/с 0,8 м/с 0,4 м/с

Слайд 49

(ЕГЭ 2006 г., ДЕМО) А26. Пластилиновый шар массой 0,1 кг летит горизонтально со скоростью 1 м/с (см. рисунок). Он налетает на неподвижную тележку массой 0,1 кг, прикрепленную к легкой пружине, и прилипает к тележке. Чему равна максимальная кинетическая энергия системы при ее дальнейших колебаниях? Трением пренебречь. Удар считать мгновенным.

Слайд 50

(ЕГЭ 2007 г., ДЕМО) А6. Два автомобиля одинаковой массы m движутся со скоростями v и 2v относительно Земли по одной прямой в противоположных направлениях. Чему равен модуль импульса второго автомобиля в системе отсчета, связанной с первым автомобилем?

Слайд 51

(ЕГЭ 2007 г., ДЕМО) А9. Скорость брошенного мяча непосредственно перед ударом о стену была вдвое больше его скорости сразу после удара. При ударе выделилось количество теплоты, равное 15 Дж. Найдите кинетическую энергию мяча перед ударом.

5 Дж 15 Дж 20 Дж 30 Дж

Слайд 52

(ЕГЭ 2008 г., ДЕМО) А6. Шары одинаковой массы движутся так, как показано на рисунке, и абсолютно неупруго соударяются. Как будет направлен импульс шаров после соударения?

Слайд 53

(ЕГЭ 2008 г., ДЕМО) А9. Пластилиновый шар массой 0,1 кг имеет скорость 1 м/с. Он налетает на неподвижную тележку массой 0,1 кг, прикрепленную к пружине, и прилипает к тележке (см. рисунок). Чему равна полная механическая энергия системы при ее дальнейших колебаниях? Трением пренебречь.

0,1 Дж 0,5 Дж 0,05 Дж 0,025 Дж

Слайд 54

(ЕГЭ 2009 г., ДЕМО) А4. Легковой автомобиль и грузовик движутся со скоростями υ1= 108 км/ч и υ2= 54 км/ч. Масса легкового автомобиля m = 1000 кг. Какова масса грузовика, если отношение импульса грузовика к импульсу легкового автомобиля равно 1,5?

3000 кг 4500 кг 1500 кг 1000 кг

Слайд 55

(ЕГЭ 2009 г., ДЕМО) А5. Санки массой m тянут в гору с постоянной скоростью. Когда санки поднимутся на высоту h от первоначального положения, их полная механическая энергия

не изменится увеличится на mgh будет неизвестна, так как не задан наклон горки будет неизвестна, так как не задан коэффициент трения

Слайд 56

(ЕГЭ 2010 г., ДЕМО) А4. Тело движется по прямой. Под действием постоянной силы величиной 4 Н за 2 с импульс тела увеличился и стал равен 20 кг⋅м/с. Первоначальный импульс тела равен

4 кг⋅м/с 8 кг⋅м/с 12 кг⋅м/с 18 кг⋅м/с

Слайд 57

Используемая литература

Physel.ru [Текст, рисунки]/ http://www.physel.ru/mainmenu-4/--mainmenu-9/97-s-94----.html Андрус В.Ф. РАБОТА, МОЩНОСТЬ, ЭНЕРГИЯ [Текст, рисунки]/ http://www.ntpo.com/physics/opening/open2000_2/31.shtml Балдина Е.А. Класс!ная физика для любознательных [Текст, анимации]/ http://www.yaplakal.com/forum2/topic246641.html Берков, А.В. и др. Самое полное издание типовых вариантов реальных заданий ЕГЭ 2010, Физика [Текст]: учебное пособие для выпускников. ср. учеб. заведений / А.В. Берков, В.А. Грибов. – ООО "Издательство Астрель", 2009. – 160 с. Импульс. Закон сохранения импульса// http://www.edu.delfa.net/CONSP Касьянов, В.А. Физика, 11 класс [Текст]: учебник для общеобразовательных школ / В.А. Касьянов. – ООО "Дрофа", 2004. – 116 с. Момент силы. ВикипедиЯ [текст, рисунок]/http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%BE%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82_%D1%81%D0%B8%D0%BB%D1%8B Мощность. Материал из Википедии - свободной энциклопедии/ [Текст]: / http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%BE%D1%89%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C Мякишев Г.Я., Кондрашева Л., Крюков С. Работа сил трения //Квант. - 1991. - № 5. - С. 37-39. Мякишев, Г.Я. и др. Физика. 11 класс [Текст]: учебник для общеобразовательных школ / учебник для общеобразовательных школ Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев. –" Просвещение ", 2009. – 166 с. Открытая физика [текст, рисунки]/ http://www.physics.ru Подготовка к ЕГЭ /http://egephizika Простые механизмы, которые были загадкой, много анимаций [Текст, анимации]/ http://www.yaplakal.com/forum2/topic246641.html Силы в механике/ http://egephizika.26204s024.edusite.ru/DswMedia/mehanika3.htm Три закона Ньютона / http://rosbrs.ru/konkurs/web/2004 Федеральный институт педагогических измерений. Контрольные измерительные материалы (КИМ) Физика //[Электронный ресурс]// http://fipi.ru/view/sections/92/docs/ Шапиев И.Ш. Урок № 52 . Простые механизмы. /http://physics7.edusite.ru/p4aa1.html

Посмотреть все слайды