2.Να δώσετε παραδείγµατα µορφών µε τις οποίες εµφανίζεται η ενέργεια

Transcript

1 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΡΓΟ ΕΝΕΡΓΕΙΑ 1.Πότε ένα σώµα λέµε ότι έχει ενέργεια; (Ένα σώµα έχει ενέργεια όταν µπορεί να προκαλέσει µια µεταβολή στον εαυτό του ή στο περιβάλλον του π.χ να κινηθεί, να θερµάνει να πέσει ή να παραµορφώσει ή να θέσει σε κίνηση ένα άλλο σώµα, ) 2.Να δώσετε παραδείγµατα µορφών µε τις οποίες εµφανίζεται η ενέργεια.. 3.Τι σηµαίνει η έκφραση η συνολική ενέργεια παραµένει σταθερή;. Παρακολούθησε το βίντεο στη διεύθυνση : eureka ergo ή και προσπαθήστε να απαντήσετε στις παρακάτω ερωτήσεις: 4.Πως µπορούµε να υπολογίσουµε το βάρος (τη δύναµη της βαρύτητας) ενός σώµατος αν γνωρίζουµε τη µάζα του;.. 5. Το βάρος είναι δύναµη, άρα το µετράµε σε.. 6.Πόσο είναι το βάρος της µπάρας ; Ποια η κατεύθυνση του;.. Να τη σχεδιάσετε. 7.Πόση το λιγότερο δύναµη πρέπει να βάλει το καρτούν για να σηκώσει τη µπάρα;. 8.Αν η µπάρα βρίσκονταν στο φεγγάρι θα είχε την ίδια µάζα; 9.Αν η µπάρα βρίσκονταν στο φεγγάρι θα είχε το ίδιο βάρος, περισσότερο ή λιγότερο 10.Στη γη ή στο φεγγάρι χρειάζεται µεγαλύτερη προσπάθεια για να σηκώσει τη µπάρα; 11.Απο ποιους παράγοντες εξαρτάται η προσπάθεια που θα κάνει το καρτούν; Το έργο που δαπάνησε για να σηκώσει τα βάρη πως το υπολογίζουµε;...

2 13.Στην περίπτωση που το καρτούν σπρώχνει το αυτοκίνητο κουράζεται, αλλά παρ όλα αυτά δεν το µετακινεί. Πιστεύετε ότι παράγει έργο ;.. Γιατί;.. 14 Γιατί το καρτούν που σπρώχνει το αυτοκίνητο δεν παράγει έργο και το καρτούν που σηκώνει το τηλέφωνο ενώ ασκεί πολύ µικρότερη δύναµη παράγει; Ποια η µονάδα µέτρησης του έργου; 16.Πότε το έργο που παράγει µια δύναµη είναι 1 joule; Ποιά η σχέση του έργου µε την ενέργεια; (Το έργο µιας δύναµης εκφράζει την ποσότητα ενέργειας που µεταφέρεται από ένα σώµα σ ένα άλλο ή µετατρέπεται από µια µορφή σε µια άλλη ) ή eureka κινητική ενέργεια 17.Απο τι εξαρτάται το έργο µιας σταθερής δύναµης; Πότε µια δύναµη παράγει έργο; (Μια δύναµη όταν ασκείται σ ένα σώµα µπορεί να παράγει έργο όταν το σώµα µετακινείται πάνω στη διεύθυνση της δύναµης) ΕΡΓΟ ΣΤΑΘΕΡΗΣ ΔΥΝΑΜΗΣ Στο διπλανό σχήµα ποιος πιστεύετε ότι παράγει έργο ;. 19. Τι ονοµάζουµε έργο σταθερής δύναµης που δρα στην ίδια διεύθυνση µε τη µετατόπιση ενός σώµατος; Όταν η δύναµη είναι σταθερή και έχει ίδια κατεύθυνση µε τη µετατόπιση τότε : το έργο της ισούται µε το γινόµενο της δύναµης επί την µετατόπιση του σώµατος W = F Δx W : έργο Joule (µονόµετρο µέγεθος) F : δύναµη- N ( διανυσµατικό µέγεθος) Δx : µετατόπιση m ( διανυσµατικό µέγεθος) έργο = δύναµη µετατόπιση 1 Joule = 1N m : 1 Joule είναι το έργο που παράγει µια δύναµη 1Ν,όταν ασκείται σε ένα σώµα και το µετατοπίζει κατά 1m. Η δύναµη κι η µετατόπιση έχουν ίδια κατεύθυνση. ΘΕΤΙΚΟ ΕΡΓΟ ( ή παραγόµενο): Όταν η δύναµη έχει την ίδια κατεύθυνση µε την µετατόπιση (έργο F: W F =F x) T F W A x B

3 ΑΡΝΗΤΙΚΟ ΕΡΓΟ ( ή καταναλισκόµενο):όταν η δύναµη έχει αντίθετη κατεύθυνση µε τη µετατόπιση ( π.χ έργο τριβής Τ : W T = - T Δx ) ΜΗΔΕΝΙΚΟ ΕΡΓΟ: α)όταν η δύναµη είναι κάθετη στη µετατόπιση ( π.χ έργο βάρους όταν το σώµα µετατοπίζεται/κινείται οριζόντια : W B =0 ) β)όταν το σώµα δεν µετατοπίζεται Δχ=0 ( π.χ ασκούµε συνεχώς δύναµη πάνω σ έναν τοίχο, αυτός όµως δεν µετακινείται) ή ( καθόµαστε στην καρέκλα µας. Στην περίπτωση αυτή ασκείται πάνω µας η δύναµη του βάρους. Το βάρος στην περίπτωση αυτή δεν παράγει έργο γιατί παραµένουµε ακίνητοι) ( εξετάσαµε µόνο τις περιπτώσεις στις οποίες η σταθερή δύναµη και η µετατόπιση έχουν ίδια διεύθυνση ή είναι κάθετες µεταξύ τους. To έργο σταθερής δύναµης στην περίπτωση που η δύναµη σχηµατίζει τυχαία γωνία µε τη µετατόπιση καθώς και το έργο µεταβλητής δύναµης δεν εξετάζονται στην ύλη αυτής της τάξης) ΕΡΓΟ ΒΑΡΟΥΣ α) Κίνηση σε οριζόντιο επίπεδο: Σηµειώστε στο σχήµα σας την κατεύθυνση της µετατόπισης του τρακτέρ καθώς και τη δύναµη του βάρους του. Το βάρος είναι στη µετατόπιση. Άρα W w =. β)κίνηση κατακόρυφα προς τα κάτω Σηµειώστε στο σχήµα σας την κατεύθυνση της µετατόπισης της πέτρας καθώς και τη δύναµη του βάρους της. Το βάρος έχει µε τη µετατόπιση. Άρα W w =... γ)κίνηση κατακόρυφα προς τα πάνω Σηµειώστε στο σχήµα σας την κατεύθυνση της µετατόπισης του σπιτιού (ανεβαίνει)καθώς και τη δύναµη του βάρους του. Το βάρος έχει µε τη µετατόπιση. Άρα W w =..

4 ΑΣΚΗΣΕΙΣ 1 Na χαρακτηρίσετε τις παρακάτω προτάσεις ως σωστές ή λάθος: α) Το έργο µιας δύναµης είναι διανυσµατικό µέγεθος β)το έργο της τριβής είναι πάντα αρνητικό γ)το έργο µιας δύναµης που έχει την ίδια κατεύθυνση µε τη µετατόπιση είναι µηδέν δ)το έργο βάρους ενός σώµατος είναι θετικό όταν το σώµα κινείται κατακόρυφα προς τα κάτω ε)το έργο βάρους είναι µηδέν όταν το σώµα κινείται οριζόντια στ)μια δύναµη που ασκείται πάνω σ ένα σώµα παράγει σε κάθε περίπτωση έργο ζ)το έργο είναι ενέργεια η)το έργο εκφράζει µεταφορά ενέργειας ή µετατροπή ενέργειας 2. Ένας άνθρωπος ασκεί κάποια στιγµή οριζόντια δύναµη F = 20N σε σώµα µάζας 5 Κg που βρίσκεται ακίνητο πάνω σε οριζόντιο δάπεδο. Αν η δύναµη της τριβής είναι Τ= 6Ν και η επιτάχυνση της βαρύτητας g= 10m/s 2 να : α)σχεδιάσετε όλες τις δυνάµεις που ασκούνται στο σώµα β)υπολογίσετε το βάρος του σώµατος. γ) Υπολογίσετε ξεχωριστά το έργο των τεσσάρων δυνάµεων που ασκούνται στο σώµα όταν αυτό έχει µετατοπιστεί κατά 3 m.. δ) Υπολογίσετε το συνολικό έργο των δυνάµεων που ασκούνται στο σώµα όταν αυτό έχει µετατοπιστεί κατά 3 m 3.Διαλέξε τη σωστή απάντηση: Α. Το έργο µιας σταθερής δύναµης η οποία µετακινεί το σώµα κατά τη διεύθυνση της ισούται µε το γινόµενο: α. Του µέτρου της δύναµης επί τη µετατόπιση β. του µέτρου της δύναµης επί τη ταχύτητα γ. Του µέτρου της δύναµης επί το χρονικό διάστηµα για το οποίο ασκείται η δύναµη 4.Το έργο µιας δύναµης εξαρτάται από : (Ι).και από (ιι)..

5 5. Λέµε ότι µια δύναµη. παράγει έργο 1Joule όταν ασκείται σε σώµα το οποίο µετατοπίζεται κατά.κατά την..της κίνησης 6. Ένας άνθρωπος σπρώχνει έναν τοίχο µε δύναµη 120Ν. Το έργο της δύναµης που ασκεί ο άνθρωπος είναι : (ι) 120J (ii) 240J (iii) 0J (iv) 60J 7. Σωστό.λάθος Το έργο του βάρους ενός σώµατος : Α)Είναι θετικό όταν το σώµα κινείται κατακόρυφα προς τα πάνω Β)Είναι θετικό όταν το σώµα κινείται κατακόρυφα προς τα κάτω Γ)Είναι µηδέν όταν το σώµα κινείται οριζόντια Δ) Είναι µηδέν όταν το σώµα κινείται κατακόρυφα προς τα πάνω 8. Σωστό λάθος Το έργο της τριβής : Α)Είναι θετικό Β) Είναι πάντα αρνητικό Γ)Είναι αρνητικό µόνο όταν η ταχύτητα του σώµατος µειώνεται 5.2 ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΚΑΙ ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Κ= 2 1 m u 2 1. ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Είναι η ενέργεια που έχει ένα σώµα όταν κινείται 2.Απο ποιους παράγοντες εξαρτάται η κινητική ενέργεια ενός σώµατος; Με ποιόν τρόπο;.. 3.Ποιά η σχέση µε την οποία υπολογίζουµε την κινητική ενέργεια;.. Ποια η µονάδα µέτρησης της;. Είναι µονόµετρο ή διανυσµατικό µέγεθος;

6 4. ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ : Είναι η ενέργεια που έχει ένα σώµα λόγω της θέσης του ( Ο κύριος στο σκίτσο) ή λόγω της κατάστασης του ( Τεντωµένο λάστιχο) 5. Να πείτε παραδείγµατα σωµάτων τα οποία έχουν δυναµική ενέργεια λόγω της θέσης τους ή λόγω της κατάστασης τους Πότε ένα σώµα έχει βαρυτική δυναµική ενέργεια; Από τι εξαρτάται; Με ποια σχέση την υπολογίζουµε;.. 7. Από τι είναι ανεξάρτητη η βαρυτική δυναµική ενέργεια; Πως µπορεί ένα σώµα να αποκτήσει βαρυτική δυναµική ενέργεια; Μπορούµε να την υπολογίσουµε µέσω του έργου κάποιας δύναµης, κι αν ναι ποιο είναι αυτό;. Βαρυτική δυναµική ενέργεια U βαρ = m g h 9.Τι ονοµάζουµε δυναµική ενέργεια λόγω παραµόρφωσης; (Είναι η ενέργεια που είναι αποθηκευµένη σ ένα αντικείµενο όταν είναι ελαστικά παραµορφωµένο (συµπιεσµένο ελατήριο ελατήριο, λάστιχο, κ.τ.λ) Μ Ποια η µονάδα µέτρησης της;..είναι µονόµετρο ή διανυσµατικό µέγεθος; 10.Πως µπορούµε να υπολογίσουµε την τη δυναµική ενέργεια λόγω παραµόρφωσης;

7 5.3 ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ : 11. Τι ονοµάζουµε µηχανική ενέργεια ; ( Ε µηχ = Κ + U δυν Είναι το άθροισµα της κινητικής και της δυναµικής ενέργειας που έχει ένα σώµα.μονάδα µέτρησης Joule) 12. Ποιο το ΘΕΩΡΗΜΑ ΔΙΑΤΗΡΗΣΗΣ ΤΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ; (Όταν σ ένα σώµα ασκούνται µόνο βαρυτικές, ηλεκτρικές ή δυνάµεις ελαστικής παραµόρφωσης η µηχανική του ενέργεια παραµένει σταθερή Ε µηχ ( αρχή) = Ε µηχ ( τέλος ) ή αλλιώς Κ αρχή + U δυν(αρχή) = Κ τελική + U δυν(τελική) ) 13. Στην εικόνα 5.21 του βιβλίου σας περιγράψτε τις µορφές ενέργειας που εµφανίζονται µέχρι το βέλος να φύγει απ το τόξο. 14. Στην εικόνα 5.15 του βιβλίου σας περιγράψτε τις µορφές ενέργειας που εµφανίζονται µέχρι µια πέτρα να φύγει απ τη σφεντόνα. 15. Στην εικόνα 5.16 του βιβλίου σας περιγράψτε τις µορφές ενέργειας που εµφανίζονται µέχρι ο αθλητής να πέσει στο στρώµα. ΑΣΚΗΣΕΙΣ 1.Το µπαλάκι του διπλανού σχήµατος έχει µάζα 2Kg. Ta σηµεία Ι, ΙΙ, ΙΙΙ απέχουν από το έδαφος 8m, 4m, 0m. Να υπολογίσετε τη δυναµική ενέργεια της µπάλας ως προς τις θέσεις Ι, ΙΙ, ΙΙΙ ( Δίνεται g= 10m/s 2 ) Θέση (Ι) Θέση (ΙΙ) Θέση (ΙΙΙ) 2. Αν διπλασιάσουµε τη µάζα ενός σώµατος χωρίς να αλλάξει η ταχύτητα του τότε η κινητική του ενέργεια θα. 3. Αν διπλασιάσουµε την ταχύτητα ενός σώµατος χωρίς να αλλάξει η µάζα του τότε η κινητική του ενέργεια θα.

8 4. Να συµπληρώσετε τον πίνακα που σας δίνεται παρακάτω: ΜΑΖΑ ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ m u K 2m u m 20m/s 200J m 60m/s 5.Ένα σώµα µάζας m = 500 g αφήνεται να πέσει από ύψος 5 m πάνω απ το έδαφος. Η επιτάχυνση της βαρύτητας είναι g= 10m/s 2 και η αντίσταση του αέρα θεωρείται αµελητέα. Να γράφετε τα αποτελέσµατα που βρίσκετε στον πίνακα που σας δίνεται στο τέλος της άσκησης. α)να βρείτε πόσο είναι το βάρος του και µετά να υπολογίσετε το έργο του βάρους κατά την κίνηση του σώµατος από τα 5 µέτρα µέχρι το έδαφος.. β)βρείτε τη δυναµική του ενέργεια στο ύψος των 5 m... γ) Βρείτε την κινητική ενέργεια του σώµατος όταν αφήνεται να πέσει... δ)υπολογίστε τη µηχανική ενέργεια του σώµατος τη στιγµή που αυτό αφήνεται να πέσει.. ε)βρείτε τη δυναµική του ενέργεια ακριβώς πριν ακουµπήσει στο έδαφος.. στ) Βρείτε την κινητική ενέργεια του σώµατος πριν ακουµπήσει στο έδαφος ζ) Βρείτε την ταχύτητα του σώµατος πριν ακουµπήσει στο έδαφος. η)βρείτε τη δυναµική του ενέργεια στο ύψος των 2 m... θ) Βρείτε την κινητική ενέργεια του σώµατος στο ύψος των 2 m. ι) Βρείτε την ταχύτητα του σώµατος στο ύψος των 2 m. ύψος των 5 m ύψος των 2 m Έδαφος Μηχανική ενέργεια Δυναµική ενέργεια Κινητική ενέργεια Ύψος Ταχύτητα

9 6.Για το σώµα του σχήµατος γνωρίζουµε ότι: δέχεται µόνο τη δύναµη της βαρύτητας και ότι αφήνεται να πέσει από τη θέση Ι α)να συµπληρώσετε τον παρακάτω πίνακα αν g= 10m/s 2 Κινητική ενέργεια Δυναµική ενέργεια Μηχανική ενέργεια Θέση Ι Θέση ΙΙ 120 J Θέση ΙΙΙ 220 J Β)Αν θεωρήσουµε ότι το σώµα αφήνεται από ύψος 2 µέτρα σε ποιο ύψος η δυναµική και η κινητική του ενέργεια είναι ίσες; ( Προαιρετικό- είναι δύσκολο) Γ) Αν θεωρήσουµε ότι το σώµα αφήνεται από ύψος 4 µέτρα σε ποιο ύψος η δυναµική του ενέργεια είναι τριπλάσια της κινητικής του ενέργειας ; ( Προαιρετικό- είναι δύσκολο) 7. Απo το σηµείο (Ι) που απέχει από το έδαφος 20 m αφήνουµε ελεύθερη µια µπαλίτσα βάρους 1 Ν Βρείτε τη δυναµική, κινητική και µηχανική ενάργεια της µπαλίτσας στις θέσεις (Ι), (ΙΙ), (ΙΙΙ). Η θέση (ΙΙ) απέχει 12 m από το έδαφος. g= 10m/s 2 Για τη διευκόλυνση σας µπορείτε να χρησιµοποιείται πίνακα παρόµοιο µ αυτόν της προηγούµενης άσκησης. 8. Αν η κινητική ενέργεια ενός σώµατος που κινείται µε ταχύτητα 10m/s είναι 200J να υπολογίσετε την µάζα του. 5.4 ΜΟΡΦΕΣ ΚΑΙ ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ 16.Τι εκφράζει το έργο της δύναµης στη µπάλα όταν την κλοτσάµε; Σε τι είδους ενέργεια µετατρέπεται η ενέργεια αυτή; 17.Τι εκφράζει το έργο της δύναµης που ασκεί ο αρσιβαρίστας στη µπάρα που ανυψώνει; Σε τι είδους ενέργεια µετατρέπεται η ενέργεια αυτή; 18.Ποιά ενέργεια ονοµάζουµε χηµική; 19.Περιγράψτε τις µετατροπές ενέργειας που συµβαίνουν στα αυτοκίνητα, στα ηλεκτρικά τρένα, στα θερµοηλεκτρικά εργοστάσια, σ έναν ηλεκτρικό λαµπτήρα που έχουµε συνδέσει µε µια µπαταρία.

10 20.Ποιές θεµελιώδεις µορφές ενέργειας υπάρχουν στον µικρόκοσµο; 21.Να ρίξετε µια µατιά στον πίνακα της σελίδας ΔΙΑΤΗΡΗΣΗ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ 22.Να διατυπώσετε την αρχή της διατήρησης της ενέργειας 5.7 και 5.8 ΙΣΧΥΣ 23.Τι ονοµάζουµε ισχύ µιας µηχανής ;Να ξέρετε τη µαθηµατική εξίσωση που την περιγράφει. Είναι µονόµετρο ή διανυσµατικό µέγεθος; 24. Τι εκφράζει η ισχύς µιας µηχανής; 25. Από τι εξαρτάται η ισχύς µιας µηχανής και µε πιο τρόπο; 26.Ποιά η µονάδα µέτρησης της ισχύος στο S.I. Να δώσετε τον ορισµό της µονάδας αυτής. Ποια τα πολλαπλάσια της; 27.Ποιά άλλη µονάδα ισχύος γνωρίζεται και µε πόσα ΚW ισούται αυτή; ΑΣΚΗΣΕΙΣ 1.Μια µηχανή Α παράγει έργο J σε 0.4min. Μια µηχανή Β παράγει έργο 43.2J σε χρόνο 36s. Ποια µηχανή διαλέγετε να αγοράσετε; Ποια η ισχύς της µηχανής Α σε ίππους;. 2.Ασανσέρ µάζας 500Kg ξεκινά από την ηρεµία και ανεβαίνει σε ύψος 30 m σε 0,5 λεπτά.η δύναµη του συρµατόσκοινου είναι 6000Ν.Βρείτε το έργο που παρήγαγε ο ανελκυστήρας και την ισχύ του ανελκυστήρα.g=10m/s 2 3. Ο Κώστας δαπάνησε χηµική ενέργεια 5 J για να εκτοξεύσει µια µπάλα του µποούλινγκ. Όταν η µπάλα χτύπησε τις κορύνες συνέχισε να κινείται έχοντας κινητική ενέργεια 0,5 J. Οι κορύνες απέκτησαν κινητική ενέργεια 3 J και εµφανίστηκε ηχητική ενέργεια 0,1 J.Ποια θερµότητα εµφανίστηκε κατά τη διαδροµή της µπάλας;.

11