Сабақ 12. Энергия түрлері. Механикалық энергияны түрлендіру және сақтау - Оқу материалдары

Өткен сабақта жұмыс пен қуаттың физикалық шамаларымен танысқан болатынбыз. 

Бұл сабақта із өте маңызды физикалық шама - энергиямен танысамыз. Сондай-ақ, механикалық энергия түрлерін қарастырып, олардың немен байланысты екендігін және сипаттамасымен танысамыз. Сонымен, біз жаңа ұғым энергияны енгіземіз.

Біз өмірімізде энергия ұғымын жиі кездестіреміз. Энергия әр түрлерде болуы мүмкін. Жылу, жарық, дыбыс, микротолқындар, электр энергиясы — барлығы энергияның түрлері болып табылады. Табиғатта болып жатқан барлық процестер үшін энергия қажет. 

Мысалы:

Электр шамы жылу мен жарық энергиясын шығарады. Дыбыс энергиясы құлақ қалқандарының дірілдеуіне әкелетін толқындар арқылы беріледі, сондықтан біз дыбыстарды естиміз. Химиялық реакциялар кезінде химиялық энергия бөлінеді. Азық-түлік, отын (көмір, мұнай, бензин), батареялар химиялық энергия қоймалары болып табылады. Тірі организмдер (соның ішінде адамдар) жұмыс істей алады, өйткені олар энергия көзі болып табылатын тамақ энергиясын пайдаланады.

Электр қозғалтқыштарының жұмысы үшін электр тогын алуға және пайдалануға байланысты электр энергиясы қажет. Өз кезегінде автомобиль қозғалтқыштары жанармай жанған кезде пайда болатын энергияны пайдаланып жұмыс істейді. 

Кез-келген процесте энергияның бір түрі екіншісіне айналады.

Күнделікті өмірде жиі кездесетін энергия – механикалық энергия. Механикалық энергия потенциалдық және кинетикалық энергия болып екіге бөлінеді. Потенциалдық энергия - бұл өзара әрекеттесу энергиясы. Жерден көтерілген дененің потенциалдық энергиясы дене салмағымен, еркін құлаудың үдеуімен және дененің жерге қатысты орналасуымен анықталады және mgh формуласы бойынша анықталады.

Мұнда, m  – дене массасы, h – биіктік, g- еркін құлауды жеделдету.

Жалпы жағдайда потенциалдық энергия таңдалған анықтамалық жүйеге байланысты болады. Өйткені, біз биіктігін тек жер бетінен ғана емес, сонымен қатар шартты түрде таңдалған нүктеден немесе кез-келген деңгейден де есептей аламыз.

Кинетикалық энергия-бұл дененің қозғалысына байланысты болатын энергия. 

Тігінен жоғары лақтырылған дене бастапқы 20 м/с жылдамдықпен қандай биіктікке көтеріледі? Есепті шешу кезінде ауаның кедергісі ескерілмейді.

Есептің қысқаша шартын жазайық

Шешімі

ШЕШІМІ

Лақтыруда алынған кинетикалық энергия біртіндеп потенциалдық энергияға айналады, сондықтан кинетикалық және потенциалдық энергияны есептеу формулаларын теңестіреміз:

бұл өрнекті ықшамдап, оң және сол жағында біз m массасының мөлшерін азайтып, алынған өрнекті келесі түрде жазамыз:

Ықшамдалған есептеулер кезінде еркін түсу үдеуінің шамасы g килограмм үшін 10 Ньютон ретінде есептеледі.

h биіктігін табу формуласын математикалық түрлендіреміз, тиісті сандық мәндерді алмастырып, биіктігін табамыз:

Жауабы: денені көтеру биіктігі 20 метрге тең.