Strona na telefon
120. Ruch i tarcie
Zadanie
Klocek ma masę m=(3,00±0,001)kg. Klocek został wprawiony w ruch i następnie utrzymywana była stała prędkość klocka.
Klocek ruchem jednostajnym prostoliniowym został przesunięty na odległość s=(2,00±0,01)m.
Współczynnik tarcia kinetycznego między klockiem a stołem jest stały i równa się f=0,25±0,01.
Obliczyć przyrost energii wewnętrznej układu stół-klocek w trakcie przesuwania ruchem jednostajnym prostoliniowym.
Rzuty
Tarcie i ruch
Zawsze, gdy dwa ciała stykają się w trakcie ich względnego ruchu, występuje tarcie. Powoduje ono zamianę energii mechanicznej poruszającego się ciała w energię wewnętrzną (nieuporządkowaną).
Klocek spoczywa na poziomym stole w laboratorium na Ziemi.
Przykład obliczania przyspieszenia ruchuZadanie
Klocek ma masę m=(3,00±0,001)kg. Klocek został wprawiony w ruch i następnie utrzymywana była stała prędkość klocka.
Klocek ruchem jednostajnym prostoliniowym został przesunięty na odległość s=(2,00±0,01)m.
Współczynnik tarcia kinetycznego między klockiem a stołem jest stały i równa się f=0,25±0,01.
Obliczyć przyrost energii wewnętrznej układu stół-klocek w trakcie przesuwania ruchem jednostajnym prostoliniowym.
Ważne pojęcia potrzebne do rozwiązania zadania
Zjawiska
Ruch
Tarcie
Cieplny przepływ energii
Wielkości
Masa
Przesunięcie
Siła
Ciężar
Siła nacisku
Współczynnik tarcia
Siła tarcia
Na ciało o masie m spoczywające na poziomym torze zaczyna w pewnej chwili działać
pozioma niezrównoważona siła o stałej wartości
F.
Jaką drogę s przebędzie ciało w ciągu czasu t działania siły?
Jaką wartość ma pierwsza
prędkość kosmiczna dla planety
o rozmiarach Ziemi i masie k razy większej niż Ziemia?
Energia
„Energia jest wielkością fizyczną ciała lub układu ciał, która polega na zdolności ciała (układu) do wykonania pracy.” [1]
O energii mówi się i pisze bardzo dużo. Jednak trudno określić czym jest energia. Znacznie łatwiej jest zdefiniować i zmierzyć zmiany energii. Jeśli nad ciałem lub całym układem ciał zostanie wykonana praca przez siły zewnętrzne, to energia ciała (lub częściej całego układu) rośnie. W sytuacji, gdy ciało wykona pracę nad innym ciałem, to energia tego ciała maleje. Wyróżniamy różne rodzaje energii – energię mechaniczną, energię wewnętrzną, energię fal, energię świetlną, energię promieniowania, energię jądrową, energię grawitacyjną, energię elektryczną, energię chemiczną. Jednostką energii jest dżul. Jest to bardzo mała jednostka w praktycznych zastosowaniach. Stosujemy wielokrotności dżula – kilodżule, megadżule, gigadżule, a także inne – kilowatogodziny i kalorie.
ATOM, Mechanika, OPTYKA, grawitacja, Elektrostatyka, Magnetyzm, Prąd elektryczny, Energia, Szybkość ruchu, Kinematyka, RUCH PO OKRĘGU, Dynamika, Elektromagnetyzm, Rzuty,
Energia wewnętrzna
„Energią wewnętrzną układu bardzo wielu cząsteczek nazywamy sumę energii kinetycznych ruchów cząsteczek (molekuł) ciała oraz energii potencjalnych ich wzajemnego oddziaływania.”[2]
Dla gazów pod niskim ciśnieniem można pominąć energię potencjalną wzajemnego oddziaływania cząsteczek (drobin) gazu. Nie można jej pominąć, gdy gazy są sprężone – znajdują się pod dużym ciśnieniem czyli, gdy średnie odległości między drobinami gazu są mniejsze. W cieczach cząsteczki stykają się ze sobą, tak więc energia potencjalna wzajemnego ich oddziaływania jest duża i nie można jej pomijać. W cieczy cząsteczki poruszają się chaotycznie i mogą przemieszczać się w całej objętości naczynia. Podobnie blisko siebie są cząsteczki ciała stałego. W tym przypadku cząsteczki ciała poruszają się w ograniczonym obszarze – wykonują w zasadzie wyłącznie drgania.
Jaka wartość ma
pierwsza prędkość kosmiczna
dla planety o masie Ziemi i promieniu p razy większym niż Ziemia?
Praca mechaniczna
Przyspieszenie
Prędkość
Jednostki
Jednostki układu SI
Podstawowe
Metr
Kilogram
Dżul
Niuton
Prawa
I zasada dynamiki
Druga zasada dynamiki
Pierwsza zasada termodynamiki
Skalary
Wektory
Iloczyn skalarny
Rozwiązanie
Zadanie
Jaką wartość ma
pierwsza prędkość kosmiczna dla planety
o masie k razy większej niż Ziemia i promieniu p razy większym niż promień Ziemi?
Przykłady obliczania
energii kinetycznej
różnych ciał (różne masy i różne prędkości)
Obliczymy
natężenie pola grawitacyjnego
o masie k razy większej niż Ziemia i promieniu p na wysokości 1km nad Ziemią i na wysokości 10km nad Ziemią. Następnie porównamy otrzymane wyniki metodą różnicową i metodą ilorazową
343. Kinematyka - spis
A co zrobić z liczbami podanymi w nawiasach? Oznaczają one dokładność podanych wartości.
Najprostszy sposób w naszym przypadku to dokonać jeszcze dwa razy obliczeń:
a) dla wartości pomniejszonych ;
b) dla wartości powiększonych.
Najpierw obliczenia po pomniejszeniu
Teraz dla wartości powiększonych
Co wynika z tych obliczeń?
Powrót na początek strony
Kilka wniosków:
1) Nie otrzymamy poprawnego wyniku, gdy liczby w działaniach będą miały różną ilość cyfr znaczących.
2) O dokładności iloczynu decyduje czynnik, który ma najmniejszą ilość cyfr znaczących.
3) Nie warto spisywać z kalkulatora wszystkich cyfr w otrzymanym wyniku - nic one nie mówią, a obciążają czas.
4) Niektóre wielkości warto potraktować czasami jako wielkości stałe - w zadaniu jest nią wartość przyspieszenia grawitacyjnego na powierzchni Ziemi.
5) Warto obliczyć dokładność względną wartości podanych w zadaniu.
Dokładność końcowego wyniku jest mniejsza niż wartości podanej najmniej dokładnie w danych.
Przykład obliczania przyspieszenia ruchu
[1] Mieczysław Sawicki „Vademecum gimnazjalisty. Fizyka” Wydawnictwo „KRAM” Warszawa 2004 s. 51
Na ciało o masie m spoczywające na poziomym torze zaczyna w pewnej chwili działać
pozioma niezrównoważona siła o stałej wartości
F.
Jaką drogę s przebędzie ciało w ciągu czasu t działania siły?
[2] Mieczysław Sawicki „Vademecum gimnazjalisty. Fizyka” s. 85
Jaką wartość ma pierwsza
prędkość kosmiczna dla planety
o rozmiarach Ziemi i masie k razy większej niż Ziemia?
Zawsze, gdy dwa ciała stykają się w trakcie ich względnego ruchu, występuje tarcie. Powoduje ono zamianę energii mechanicznej poruszającego się ciała w energię wewnętrzną (nieuporządkowaną).
Jaka wartość ma
pierwsza prędkość kosmiczna
dla planety o masie Ziemi i promieniu p razy większym niż Ziemia?
Jaką wartość ma
pierwsza prędkość kosmiczna dla planety
o masie k razy większej niż Ziemia i promieniu p razy większym niż promień Ziemi?
Przykłady obliczania
energii kinetycznej
różnych ciał (różne masy i różne prędkości)
ATOM, Mechanika, OPTYKA, grawitacja, Elektrostatyka, Magnetyzm, Prąd elektryczny, Energia, Szybkość ruchu, Kinematyka, RUCH PO OKRĘGU, Dynamika, Elektromagnetyzm, Rzuty,
Obliczymy
natężenie pola grawitacyjnego
o masie k razy większej niż Ziemia i promieniu p na wysokości 1km nad Ziemią i na wysokości 10km nad Ziemią. Następnie porównamy otrzymane wyniki metodą różnicową i metodą ilorazową
Satelita geostacjonarny - jakie warunki musi spełniać satelita, by był stale nad tym samym punktem Ziemi?
Energia potencjalna grawitacyjna w centralnym polu grawitacyjnym
Obliczenie masy Słońca Jak zmierzyć masę Słońca? Jakie dane są do tego potrzebne?
Przemiana adiabatyczna gazu doskonałego
Pierwsza prędkość kosmiczna dla Ziemi. Z jaką prędkością porusza się sztuczny satelita Ziemi?
Obliczenie granicznej długości fali świetlnej wywołującej zjawisko fotoelektryczne w cezie.
Pomoc z matematyki
Rozwiązane zadania i przykłady z matematyki
Pomoc z historii
Co było powodem olbrzymiego rozkwitu Grecji?