Φυσική για Μηχανικούς

Σχετικά έγγραφα
Φυσική για Μηχανικούς

Φυσική για Μηχανικούς

Φυσική για Μηχανικούς

Φυσική για Μηχανικούς

Φυσική για Μηχανικούς

Κεφάλαιο 5. Ενέργεια συστήματος

Φυσική για Μηχανικούς

Φυσική για Μηχανικούς

Κεφάλαιο M7. Ενέργεια συστήµατος

Έργο Ενέργεια. ΦΥΣ Διαλ.15 1

Φυσική για Μηχανικούς

ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΑ ΣΧΟΛΙΑ Η δύναμη που ασκείται σε ένα σώμα προκαλεί μεταβολή της ταχύτητάς του δηλαδή επιτάχυνση.

ΣΥΝΟΨΗ 3 ου Μαθήματος

ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΣΥΝΤΗΡΗΤΙΚΕΣ ΔΥΝΑΜΕΙΣ-ΔΙΑΤΗΡΗΣΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Α ΛΥΚΕΙΟΥ ΜΕ ΝΕΟ ΣΥΣΤΗΜΑ 2014

ΦΥΣΙΚΗ. Ενότητα 6: ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ. Αν. Καθηγητής Πουλάκης Νικόλαος ΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε.

Φυσική για Μηχανικούς

Φυσική για Μηχανικούς

Φυσική για Μηχανικούς

1 η Ενότητα Κλασική Μηχανική

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2.1 ΔΙΑΤΗΡΗΣΗ ΤΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

1. Δυναμική Ενέργεια και Διατηρητικές Δυνάμεις

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ Β ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 03/05/2015 ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ: ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ

β) Ε Φ Α Ρ Μ Ο Γ Η 1 2 α)

Φυσική για Μηχανικούς

Φυσική για Μηχανικούς

K = 1 2 mu2 = 320 kj. U g = mgh = kj = 1 2 mu2 f u = 4 u = m/s. K i = U f = mgh max h max = m

Έργο Σταθερής Δύναμης

Κεφάλαιο 6. Έργο και κινητική ενέργεια

Φυσική για Μηχανικούς

Φυσική για Μηχανικούς

Εργο Θεώρημα Έργου ενέργειας. Ισχύς

Φυσική για Μηχανικούς

Φυσική για Μηχανικούς

Έργο - Ενέργεια. Ενέργεια έχει ένα σώμα το οποίο έχει την εσωτερική ικανότητα να. Η ενέργεια εμφανίζεται με διάφορες μορφές όπως Κινητική,

Έργο Ενέργεια Παραδείγµατα

ΕΝΟΤΗΤΑ 1.2 ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΣΕ ΜΙΑ ΔΙΑΣΤΑΣΗ

ΒΑΣΙΚΕΣ ΚΑΙ ΠΡΟΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΕΣ ΓΝΩΣΕΙΣ ΘΕΩΡΙΑΣ ΑΠΟ ΤΗΝ Α ΚΑΙ Β ΛΥΚΕΙΟΥ. Από τη Φυσική της Α' Λυκείου

ΦΥΣΙΚΗ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Ο. 1) Τα θεµελιώδη µεγέθη: Το µήκος, ο χρόνος και η µάζα

Έργο δύναμης. Γενικά το έργο δύναμης είναι το εσωτερικό γινόμενο δύο δυανυσμάτων: της δύναμης επί την μετατόπιση

Τριβή είναι η δύναμη που αναπτύσσεται μεταξύ δύο επιφανειών

Ευθύγραμμη ομαλή κίνηση

Φυσική για Μηχανικούς

Φυσική για Μηχανικούς

Θεώρημα μεταβολής της Κινητικής ενέργειας

ΘΕΜΑ Α. Στις ερωτήσεις Α 1 έως Α 4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ. Ύλη: Ορμή

W = 6.34 kn (2) F = u 2 f = u2 i + 2a(x f x i ) a = u2 f u2 i 2x f. F = d U(x) (5)

ΣΥΝΤΗΡΗΤΙΚΕΣ ΔΥΝΑΜΕΙΣ

Τμήμα Φυσικής Πανεπιστημίου Κύπρου Χειμερινό Εξάμηνο 2016/2017 ΦΥΣ102 Φυσική για Χημικούς Διδάσκων: Μάριος Κώστα. ΔΙΑΛΕΞΗ 06 Διατήρηση της ενέργειας

Κεφάλαιο 5: Ενέργεια

13 Γενική Μηχανική 2 Δυνάμεις Nόμοι του Newton 15/9/2014

13 Γενική Μηχανική 2 Δυνάμεις Nόμοι του Newton 15/9/2014

Περι - Φυσικής. Επαναληπτικό ιαγώνισµα Φυσικής Α Τάξης Ενιαίου Λυκείου Κυριακή 17 Μάη Θέµα Α. Ενδεικτικές Λύσεις

Φυσική για Μηχανικούς

Όπου m είναι η μάζα του σώματος και υ η ταχύτητά του.

Τυπολόγιο Κινήσεων 1. Πίνακας 1 - Τυπολόγιο Κινήσεων Τύπος Μας δίνει Παρατηρήσεις Ορισμοί βασικών μεγεθών. Ορισμός Μετατόπισης

Φυσική για Μηχανικούς

ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Α ΛΥΚΕΙΟΥ ΜΕ ΝΕΟ ΣΥΣΤΗΜΑ 2014

minimath.eu Φυσική A ΛΥΚΕΙΟΥ Περικλής Πέρρος 1/1/2014

ΦΥΣΙΚΗ. Ενότητα 4: Κινητική ενέργεια-έργο-ισχύς- Δυναμική ενέργεια

ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΟ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Α ΛΥΚΕΙΟΥ

ΔΙΑΤΗΡΗΣΗ ΤΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ μονόμετρα. διανυσματικά Η μάζα ενός σώματος αποτελεί το μέτρο της αδράνειάς του, πυκνότητα ενός υλικού d = m/v

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ ΤΜΗΜΑ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

Γραπτές προαγωγικές εξετάσεις, περιόδου Μαΐου-Ιουνίου στη ΦΥΣΙΚΗ

Κεφάλαιο 7. Δυναμική ενέργεια και διατήρηση της ενέργειας

Εξεταστέα Ύλη στη Φυσική Γ Γυμνασίου

Φυσική για Μηχανικούς

ΔΙΕΘΝΕΣ ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΟΝΑΔΩΝ (S.I.)

ΕΡΓΟ ΠΟΥ ΠΑΡΑΓΕΙ ΜΙΑ ΣΤΑΘΕΡΗ ΥΝΑΜΗ

Κίνηση και αλληλεπίδραση: Δυο γενικά χαρακτηριστικά της ύλης 3.1 Η έννοια της δύναμης. Δύναμη που ασκείται από τραχιά επιφάνεια, Ανάλυση δύναμης

16. Να γίνει µετατροπή µονάδων και να συµπληρωθούν τα κενά των προτάσεων: α. οι τρεις ώρες είναι... λεπτά β. τα 400cm είναι...

ΙΣΧΥΣ ΡΥΘΜΟΙ ΜΕΤΑΒΟΛΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

ΕΝΩΣΗ ΚΥΠΡΙΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ

Τμήμα Φυσικής Πανεπιστημίου Κύπρου Χειμερινό Εξάμηνο 2016/2017 ΦΥΣ102 Φυσική για Χημικούς Διδάσκων: Μάριος Κώστα

Κεφάλαιο M8. Διατήρηση της ενέργειας

ΚΡΟΥΣΕΙΣ. γ) Δ 64 J δ) 64%]

Φυσική Ι 1ο εξάμηνο. Γεώργιος Γκαϊντατζής Επίκουρος Καθηγητής. Τμήμα Μηχανικών Παραγωγής & Διοίκησης Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης.

ΘΕΜΑ Α Παράδειγμα 1. Α1. Ο ρυθμός μεταβολής της ταχύτητας ονομάζεται και α. μετατόπιση. β. επιτάχυνση. γ. θέση. δ. διάστημα.

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΣΕ ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ

Η κινητική ενέργεια ενός σώματος είναι ανάλογη της ταχύτητάς του. Κατά την ελεύθερη πτώση ενός σώματος η μηχανική του ενέργεια αυξάνει.

ΦΥΣΙΚΗ Β ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Ο ΔΥΝΑΜΕΙΣ

ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ : ΦΥΣΙΚΗ ΤΑΞΗ / ΤΜΗΜΑ : Α ΛΥΚΕΙΟΥ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΠΕΡΙΟΔΟΥ : ΑΠΡΙΛΙΟΥ 2016

1. Κίνηση Υλικού Σημείου

ΟΜΟΣΠΟΝ ΙΑ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑ ΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2014

= p), κινούνται σε. p p 2p = + =. Ερώτηση 3. Δύο σώματα με ορμές των οποίων τα μέτρα είναι ίσα ( p 1

ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 22/03/2015 ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ: Γιάννης Τζαγκαράκης, Αλέξανδρος Στοιχειός

ΦΥΣΙΚΗ. Α Λυκείου 14/ 04 / 2019 ΘΕΜΑ Α.

ΔΕΙΓΜΑΤΙΚΗ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑ

Κεφ.3 Δυνάμεις ΓΕΝΙΚΑ. Τα σώματα κινούνται (κεφ.2) και αλληλεπιδρούν. (κεφ.3)

ΟΜΟΣΠΟΝ ΙΑ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑ ΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2017 Β ΦΑΣΗ ÅÐÉËÏÃÇ

Πεδίο δύναμης και ελατήριο.

Γ ΛΥΚΕΙΟΥ (Επαναληπτικός ιαγωνισμός)

Β Γυμνασίου 22/6/2015. Οι δείκτες Επιτυχίας και δείκτες Επάρκειας Β Γυμνασίου για το μάθημα της Φυσικής

ΘΕΜΑ GI_A_FYS_0_5068

Φυσική Β Γυμνασίου Συνοπτικές Σημειώσεις Επανάληψης

ΦΥΣΙΚΗ Α ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: Α ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 09/03/2014

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ Τµήµα Επιστήµης Υπολογιστών. HY-112: Φυσική Ι Χειµερινό Εξάµηνο 2016 ιδάσκων : Γ. Καφεντζής. εύτερη Σειρά Ασκήσεων - Λύσεις.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ

Transcript:

Φυσική για Μηχανικούς Ενέργεια Συστήματος Εικόνα: Στη φυσική, η ενέργεια είναι μια ιδιότητα των αντικειμένων που μπορεί να μεταφερθεί σε άλλα αντικείμενα ή να μετατραπεί σε διάφορες μορφές, αλλά δεν μπορεί να δημιουργηθεί ή να καταστραφεί. Η "ικανότητα ενός συστήματος να παράγει έργο" είναι μια κοινή περιγραφή, αλλά είναι δύσκολο να δοθεί ένας ενιαίος συνολικός ορισμός της ενέργειας, εξαιτίας των πολλών μορφών της.

Φυσική για Μηχανικούς Ενέργεια Συστήματος Εικόνα: Στη φυσική, η ενέργεια είναι μια ιδιότητα των αντικειμένων που μπορεί να μεταφερθεί σε άλλα αντικείμενα ή να μετατραπεί σε διάφορες μορφές, αλλά δεν μπορεί να δημιουργηθεί ή να καταστραφεί. Η "ικανότητα ενός συστήματος να παράγει έργο" είναι μια κοινή περιγραφή, αλλά είναι δύσκολο να δοθεί ένας ενιαίος συνολικός ορισμός της ενέργειας, εξαιτίας των πολλών μορφών της.

Έργο ελατηρίου (σύστημα = σώμα) Σύστημα όπου η δύναμη μεταβάλλεται με τη θέση Μέτρο δύναμης ελατηρίου στο σώμα (Νόμος του Hooke) F s = kx Η τιμή του k είναι μια ένδειξη της σκληρότητας του ελατηρίου Μεγάλο k σκληρό ελατήριο Μικρό k μαλακό ελατήριο Μονάδες της σταθεράς k είναι N/m Διανυσματική μορφή F s = F s i = kx i

Ας θεωρήσουμε ότι το ελατήριο συμπιέζεται στη μέγιστη τιμή (θέση x i = x max ) και αφήνεται ελεύθερο. Έστω η τελική θέση x f = 0 Το έργο της δύναμης του ελατηρίου επάνω στο σώμα ισούται με x f 0 W s = F s d r = ( kx i) (dx i) = kx dx = 1 kx 2 2 max x i x max

Ας θεωρήσουμε ότι το ελατήριο συνεχίζει την πορεία του (θέση x i = 0) Έστω η τελική θέση x f = x max Το έργο της δύναμης του ελατηρίου επάνω στο σώμα ισούται με x f ( kx i) (dx i) = x max W s = F s d r = kx dx = 1 kx 2 2 max x i 0

Άρα το συνολικό έργο της δύναμης ελατηρίου επάνω στο σώμα για μετατόπιση από x max ως x max είναι μηδέν!! Όμως για μια οποιαδήποτε μετατόπιση από μια θέση x i σε μια θέση x f, ισχύει: W s = x f kx dx = 1 2 kx i 2 1 2 kx f 2 x i που δεν είναι απαραίτητα ίσο με το μηδέν

Έστω μια εξωτερική δύναμη που εφαρμόζεται στο σύστημασώμα Κίνηση από το x max στο 0 W ext = F app d r = = x i x f(kx i) (dx i) 0 x max kxdx = 1 2 kx 2 max Για οποιαδήποτε μετατόπιση x fkxdx 1 W ext = = 2 kx f 2 1 2 kx i 2 x i

Έργο Μηχανισμός μεταφοράς ενέργειας Τι γίνεται αυτή η ενέργεια; Πιθανότατα αλλάζει την ταχύτητα ενός σώματος 1 ος Τύπος Ενέργειας που μπορεί να έχει ένα σύστημα: Κινητική Ενέργεια Έστω το διπλανό παράδειγμα F = m a

Θεωρήστε την συνισταμένη των F σταθερή Η κίνηση είναι επιταχυνόμενη με σταθερή επιτάχυνση Άρα u 2 f = u 2 i + 2aΔx a = u f 2 2 u i Από 2 ο νόμο Newton, είναι F = ma 2Δx

Άρα F = m u f 2 u i 2 2Δx F Δx = 1 2 mu f 2 1 2 mu i 2 Το 1 ο μέλος είναι ο ορισμός του έργου σταθερής δύναμης Άρα W ext = 1 mu 2 f 2 1 mu 2 i 2 = K f K i όπου K x = 1 2 mu x 2 η κινητική ενέργεια

Η κινητική ενέργεια αναπαριστά την ενέργεια που σχετίζεται με την κίνηση ενός σώματος Μονάδα μέτρησης: 1 Joule (J) Μια άλλη οπτική: W ext = K f K i = ΔK K f = K i + W ext Θεώρημα Μεταβολής Κινητικής Ενέργειας Έργου Όταν σε ένα σύστημα παράγεται έργο από μια συνισταμένη δυνάμεων, και η μόνη αλλαγή σε αυτό αφορά την ταχύτητά του, το συνολικό έργο ισούται με τη μεταβολή στην κινητική ενέργεια του συστήματος

Ως τώρα, είδαμε την επίδραση εξωτερικών δυνάμεων σε ένα σύστημα ενός μόνο σώματος Ας δούμε συστήματα από δυο ή περισσότερα σωματίδια με δυνάμεις εσωτερικές στο σύστημα

Μετατοπίζουμε αργά ένα βιβλίο από τη θέση y i στη θέση y f Σύστημα Βιβλίο-Γη Αύξηση ενέργειας συστήματος λόγω έργου της F app Καμιά αλλαγή στην κινητική ενέργεια του συστήματος Άρα δεν μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε το Θεώρημα Κινητικής Ενέργειας Έργου Η ενέργεια πρέπει να έχει απόθηκευτεί με άλλη μορφή

Αν αφήσουμε το βιβλίο, θα πέσει στο ύψος y i Τώρα, το βιβλίο (και το σύστημα) έχει κινητική ενέργεια Προέρχεται από το έργο κατά την ανύψωση του νωρίτερα Η ενέργεια που ήταν απόθηκευμένη στο βιβλίο πριν αυτό αφεθεί να πέσει λέγεται δυναμική ενέργεια

Εφαρμόζουμε δύναμη για να ανυψώσουμε το βιβλίο με σταθερή (πολύ αργή) ταχύτητα (έτσι ώστε F app = m g) W ext = F app Δ r = mg j y f y i j = mgy f mgy i = ΔU g Βαρυτική Δυναμική ενέργεια U g = mgy

Θυμηθείτε: Είδαμε ότι το έργο που παράγεται σε ένα σύστημα μπορεί να ισοδυναμεί με μεταβολή της κινητικής του ενέργειας, που μεταφράζεται σε κίνηση των μελών του συστήματος. Στην προηγούμενη περίπτωση, είδαμε ότι το έργο που παράγεται εμφανίζεται ως δυναμική ενέργεια στο σύστημα, που αναπαριστά αλλαγή στη διάταξη/ διαμόρφωση/σύνθεση των μελών του συστήματος.

Σε προβλήματα, πρέπει να επιλέγουμε μια διάταξη των μελών του συστήματος (διάταξη αναφοράς) όπου η βαρυτική δυναμική ενέργεια είναι μηδενική. Για παράδειγμα, η επιφάνεια της Γης. Πολλές φορές, το πρόβλημα «οδηγεί» στην κατάλληλη επιλογή της διάταξης

Ας δούμε μια άλλης μορφής δυναμική ενέργεια που μπορεί να έχει ένα σύστημα Σύστημα ελατήριο-σώμα (όχι μόνο σώμα!) Είδαμε νωρίτερα ότι x f 1 W ext = kx dx = 2 kx f 2 1 2 kx i 2 x i Το έργο που παράγεται στο σύστημα εξαρτάται από την αρχική και την τελική θέση Είναι κι αυτό μια διάταξη των μελών του συστήματος!

Άρα όπου W ext = x f 1 kx dx = 2 kx f 2 1 2 kx i 2 x i = U s f U s i = ΔU s U s = 1 2 kx2 η ελαστική δυναμική ενέργεια που σχετίζεται με το σύστημα σώματος-ελατηρίου

Ας δούμε και μια ακόμη μορφή ενέργειας που μπορεί να έχει ένα σύστημα Σύστημα = επιφάνεια Τριβή ολίσθησης Παράγει έργο στην επιφάνεια Θετικό έργο παράγεται στην επιφάνεια Καμιά μεταβολή στην κινητική κατάσταση της επιφάνειας! Καμιά μεταβολή σε δυναμική ενέργεια Πού πήγε η ενέργεια??

Η ενέργεια αυτή μετατράπηκε σε εσωτερική ή θερμική ενέργεια του συστήματος Η επιφάνεια θερμάνθηκε! Θα ονομάζουμε την ενέργεια που σχετίζεται με τη θερμοκρασία ενός συστήματος ως εσωτερική ή θερμική ενέργεια, και θα τη συμβολίζουμε με E int

Τέλος Διάλεξης