Қозғалыс пен биіктік энергиясы: екі түрлі мүмкіндік

Бір арбаның тарихы

«Қозғалыс және графиктер» блогындағы арбаның тарихын жалғастырамыз. Енді «ол қалай қозғалды?» дегенге қоса «оның қозғалысын қандай денелер өзгертті?» деп сұраймыз. Әр жаңа сөзді алдымен көзге көрінетін көрініспен байланыстырамыз. Тірек картадағы сандар — берілген оқу мәндері, сіздің өлшеміңіз емес.

Домалап келе жатқан арба жұмсақ кедергіні жылжыта алады; биікке көтерілген арба төмен түскенде де қозғалыс туғызады. Екеуін де энергиямен сипаттаймыз, бірақ шарттары бөлек. Алдымен биіктіктің нөлдік деңгейін үстел беті деп келісейік. Сонда оқу мәндерін салыстыруға болады; биіктік нөл болса, «энергия мүлде жоқ» демейміз.

Сөздердің мағынасы

Кинетикалық энергия Eₖ қозғалыспен байланысты: Eₖ = ½mv²; v — жылдамдықтың модулі. Гравитациялық потенциалдық энергия Eₚ таңдалған деңгейге қатысты Жер бетіне жақын жерде шамамен mgh-қа тең. Бірлігі — джоуль, Дж. Масса өзгермесе, жылдамдық екі есе артқанда кинетикалық энергия төрт есе артады. Потенциалдық энергия биіктіктің таңдалған нөліне тәуелді; биіктік айырмасын салыстыруға болады.

Сандар мен шектерді тексерейік

Масса 0,5 кг, жылдамдық 4 м/с болса, Eₖ = ½ × 0,5 × 4² = 4 Дж. Сол дене нөлден 0,8 м биіктікте, g ≈ 10 Н/кг болса, Eₚ ≈ 0,5 × 10 × 0,8 = 4 Дж. Сандардың теңдігі арнайы таңдалды; бұл үстелдегі арба өздігінен 0,8 м көтеріледі деген сөз емес.

Өзіңіз байқап көріңіз

Қағазға екі карточка жазыңыз: «қозғалыс: 0,5 кг; 4 м/с» және «биіктік: 0,5 кг; 0,8 м». Есеп пен бірлікті тексеріңіз. Массаны өзгертпей, жылдамдықты 8 м/с-ке көтерсеңіз, 8 Дж емес, 16 Дж шығады. Формуланы тексеру үшін ауыр зат көтермеңіз.

Жиі кездесетін қате

Нөл деңгейін атамай, Eₚ-ты абсолют шама демеңіз. v² орнына 2v алмастырмаңыз: жылдамдықтың квадраты маңызды.

Тірек картасы

Көмексіз тексеру

Есепті жауып қойыңыз. Күш түсетін денені, күштердің көзін және таңдалған оң бағытты атаңыз. Содан кейін бірліктерімен есепті қайта шығарыңыз. Бір бастапқы санды ауыстырып, қай қорытынды өзгеретінін айтыңыз. Нақты тәжірибе болмаса, журналға «оқу моделі» деп жазыңыз.

Журналға жазба

Төрт жол жазыңыз: «Не көрдім?», «Не берілді?», «Не есептедім?», «Бұл қорытынды үшін қандай шарт керек?». Осылайша бақылауды модельден ажыратып, кейін өз қатеңізді тексере аласыз.

Келесі сабақ: Тежелгенде энергия қайда кетеді: берілуі мен сақталуы