Otázka: Mechanická práce, výkon a energie
Předmět: Fyzika
Přidal(a): bubu
Kdy se koná práce = pokud je směr síly a směr pohybu shodný, např. Táhnutí sáněk, zvedání tašky apod. Vzorec pro práci je W = Fs, jednotkou je J (joul)
kdy se práce nekoná = pokud je směr síly a směr pohybu rozdílný, např. Vodorovné nesení tašky, držení tělesa apod.
Výkon = udává, jaká práce je vykonána za čas. Jednotkou jsou W (watt). P = w/t
Pohybová energie = je energie, kt. Má každé pohybující se těleso, je možné ji proměnit v práci. Je závislá na rychlosti a hmotnosti tělesa. Značí se Ek. Ek = 1/2at2
Polohová energie = polohovou energii má každé těleso, kt. Bude po uvolnění konat práci, např. Bude někam přitahováno. Polohová energie se udává vždy vůči něčemu. Značí se Ep a je závislá na hmotnosti, gravitaci a výšce nad zemí. Ep = mgh
Zákon zachování mechanické energie = Nechť je obecný systém symetrický vůči operaci časového posunutí. Pak se v tomto systému zachovává aditivní fyzikální veličina, která se nazývá energie. Zákon o zachování energie znamená, že energie nelze zničit ani vyrobit, ale pouze ji přeměnit na jiný druh energie.
Příklad č.1
Zadání:
Jakou práci vykonáme přesunem balíku 15 kg do výšky 35 m?
Řešení:
W = Fs
F = mg
W = 15 * 10 * 35 = 5250 J
Poznámky:
Je třeba vypočítat sílu, kt. Působí na balík a poté dosadit do vzorce pro práci.
Příklad č.2
Zadání:
Na U-rampě ve výšce 15 m jsou dva skateboardisti vážící 52 kg a 83 kg a chystají se sjet dolů. Který z nich bude mít dole větší rychlost?
Řešení:
všechna tělesa padají stejně, jejich rychlost je tedy stejná
Příklad č.3
Zadání:
květináč 7 kg stojí na římse ve výšce 25 m.
a) urči jeho polohovou energii
b) zjisti jakou rychlostí by dopadl na zem
c) jakou rychlost by měl 7 m nad zemí?
Řešení:
Ep = mgh
s = ½ gt2
v = gt
a)
Ep = 7 * 10 * 25 = 1750 J
b)
25 = ½ * 10 * t
t = 5 s
v = 10 * 5 = 50 m/s
c)
18 = ½ * 10t
t = 3,6s
s = 10 * 3,6 = 36 m/S
Poznámky:
a) je jen dosazením do vzorce, u b) je třeba nejdříve spočítat čas, za který spadne celou dráhu. Čas je třeba dosadit do vzorce v = gt. U c) je postup stejný, jen je zde jiná dráha.
Příklad č.4
Zadání:
Eva táhla saně 30 kg silou 20 N po cestě dlouhé 3 km což jí trvalo 50 minut. Urči její výkon.
Řešení:
W = Fs
P = W/t
W = 20 * 3000 = 60000 J
P = 60000/3000 = 20 W
Poznámky:
Je třeba vypočítat práci, kterou Eva vykoná a tu poté vydělit časem.
Příklad č.5
Zadání:
Letadlo má hmotnost 3000 kg. Za 60 sekund vystoupí do výšky 1000 metrů a dosáhne rychlosti 50 m/s. Urči výkon motoru letadla.
Řešení:
W = Fs
P = W/t
F = mg
F = 3000 * 10 = 30000 N
W = 30000 * 1000 = 30000000 J
P = 30000000/60 = 500000 W
