как на опыте можно показать превращение одного вида механической энергии в другой

Как на опыте можно показать превращение одного вида механической энергии в другой

1. Явления природы обычно сопровождаются превращением одного вида энергии в другой.

В природе, технике и быту можно часто наблюдать превращение одного вида механической энергии в другой:
потенциальной в кинетическую и кинетической в потенциальную.

При падении воды с плотины ее потенциальная энергия превращается в кинетическую.

В качающемся маятнике периодически потенциальная энергия переходит в кинетическую энергию и обратно.

2. Энергия может передаваться от одного тела к другому.

При стрельбе из лука потенциальная энергия натянутой тетивы переходит в кинетическую энергию летящей стрелы.

3. Примеры превращения механической энергии.

а). Превращение механической энергии в маятнике Максвелла.

Накручивая на ось нить, поднимают диск маятника.
Диск, поднятый вверх, обладает потенциальной энергией.
Если его отпустить, то нити раскручиваются, и он, вращаясь, начинает падать.

По мере падения потенциальная энергия диска уменьшается, но возрастает его кинетическая энергия.
В конце падения диск обладает таким запасом кинетической энергии, что может опять подняться почти до прежней высоты.
Поднявшись вверх, диск снова падает, а затем снова поднимается.

При движении диска вниз его потенциальная энергия превращается в кинетическую.
При движении диска вверх его кинетическая энергия превращается в потенциальную.

б). Превращение механической энергии при падении стального шарика на стальную плиту.

Поднимем над стальной плитой стальной шарик и затем выпустим его из рук.
По мере падения шарика его потенциальная энергия убывает, т.к. высота будет уменьшаться.
Кинетическая энергия шарика будет расти, т.к. увеличивается скорость движения шарика.

При ударе шарика о плиту произойдет сжатие и шарика, и плиты.
При ударе кинетическая энергия шарика превратится в потенциальную энергию сжатой плиты и потенциальную энергию сжатого шарика.
Затем благодаря действию упругих сил плита и шарик примут почти первоначальную форму.

Источник

7 класс

Глава 4. Работа и мощность. Энергия
§ 68. Превращение одного вида механической энергии в другой

В природе, технике и быту можно часто наблюдать превращение одного вида механической энергии в другой: потенциальной в кинетическую и кинетической в потенциальную. Например, при падении воды с плотины её потенциальная энергия превращается в кинетическую. В качающемся маятнике периодически эти виды энергии переходят друг в друга.

Явление превращения одного вида механической энергии в другой очень удобно наблюдать на приборе, изображённом на рисунке 195.

Накручивая на ось нить, поднимают диск прибора. Диск, поднятый вверх, обладает некоторой потенциальной энергией. Если его отпустить, то он, вращаясь, начнёт падать. По мере падения потенциальная энергия диска уменьшается, но вместе с тем возрастает его кинетическая энергия. В конце падения диск обладает таким запасом кинетической энергии, что может опять подняться почти до прежней высоты. (Часть энергии расходуется на работу против силы трения, поэтому диск не достигает первоначальной высоты.) Поднявшись вверх, диск снова падает, а затем снова поднимается. В этом опыте при движении диска вниз его потенциальная энергия превращается в кинетическую, а при движении вверх кинетическая энергия превращается в потенциальную.

Превращение энергии из одного вида в другой происходит также при ударе двух каких- нибудь упругих тел, например резинового мяча о пол или стального шарика о стальную плиту.

Если поднять над стальной плитой стальной шарик (рис. 196) и затем выпустить его из рук, то он будет падать. По мере падения шарика его потенциальная энергия убывает, а кинетическая растёт, так как увеличивается скорость движения шарика. При ударе шарика о плиту произойдёт сжатие как шарика, так и плиты. Кинетическая энергия, которой шарик обладал, превратится в потенциальную энергию сжатой плиты и сжатого шарика. Затем благодаря действию упругих сил плита и шарик примут почти первоначальную форму. Шарик отскочит от плиты, а их потенциальная энергия вновь превратится в кинетическую энергию шарика: шарик отскочит вверх со скоростью, почти равной скорости, которой обладал в момент удара о плиту. При подъёме вверх скорость шарика, а следовательно, и его кинетическая энергия уменьшаются, потенциальная энергия растёт. Отскочив от плиты, шарик поднимается почти до той же высоты, с которой начал падать. В верхней точке подъёма вся кинетическая энергия шарика вновь превратится в потенциальную.

Явления природы обычно сопровождаются превращением одного вида энергии в другой.

Энергия может и передаваться от одного тела к другому. Так, например, при стрельбе из лука потенциальная энергия натянутой тетивы переходит в кинетическую энергию летящей стрелы.

Вопросы:

1. Как на опыте можно показать превращение одного вида механической энергии в другой?

2. Какие превращения энергии происходят при падении воды с плотины?

3. Какие превращения энергии происходят при ударе стального шарика о стальную плиту?

Упражнения:

Упражнение № 35

1. Какие превращения одного вида энергии в другой происходят:

а) при падении воды водопада;

б) при бросании мяча вертикально вверх;

в) при закручивании пружины механических часов;

г) на примере дверной пружины.

2. Массы падающих тел одинаковы. Одинаковы ли значения потенциальной энергии тел на одной и той же высоте и одинаковы ли значения кинетической энергии на этой высоте?

3. Приведите примеры тел, обладающих одновременно кинетической и потенциальной энергией.

Это любопытно.

Энергия движущейся воды и ветра.

Гидравлические и ветряные двигатели

Всякое тело, поднятое над Землёй, обладает потенциальной энергией. Это в равной степени относится и к воде. Например, вода объёмом 1 м 3 на высоте 50 м обладает потенциальной энергией:

При падении воды с этой высоты совершится работа A = 500 кДж.

Один из простейших и древнейших двигателей — водяное колесо. Наиболее совершенные гидравлические двигатели — водяные турбины. В таких турбинах вода отдаёт энергию колесу, приводя в движение лопасти турбины. Рабочее колесо турбины соединено с валом электрического генератора, дающего электрический ток.

Ветряные двигатели используют энергию движущегося воздуха — ветра. Энергию ветра иногда называют энергией «голубого угля».

Ветер представляет собой источник дешёвой энергии, но этот источник энергии обладает большим непостоянством, — в этом его неудобство.

Ветряные двигатели известны с древнейших времён. Современный довольно мощный ветряной двигатель изображён на рисунке 197. Движущиеся массы воздуха оказывают давление на наклонные плоскости крыльев ветряных двигателей и приводят их в движение. Вращательное движение крыльев при помощи системы передач передаётся механизмам, выполняющим какую-либо работу.

Экономически целесообразно использовать ветродвигательные установки там, где ветры дуют часто и сильно. Например, в Поволжье, на Алтае. Удобно их использовать и в отдалённых районах, куда не поступает энергия от электростанций, куда трудно подвозить топливо, например в дальних или высокогорных экспедициях. Они, как и гидравлические двигатели, имеют преимущества перед двигателями, в которых источником энергии служит топливо или радиоактивное вещество. Во-первых, водяные и воздушные двигатели, после того как они построены, уже не требуют затрат на топливо. Энергия, используемая в них,— энергия текущей воды и ветра — поставляется самой природой, возобновляется.

Во-вторых, работа этих двигателей не сопровождается выделением вредных отходов: газов, образующихся при сгорании топлива или радиоактивных отходов, т. е. в водяных и ветряных двигателях используются экологически чистые источники энергии. В некоторых местах применяют ещё один вид экологически чистых двигателей, использующих энергию приливов и отливов воды в морях и океанах, причиной которых является сила всемирного тяготения.

Источник

Превращение одного вида механической энергии в другой. Закон сохранения энергии

Урок 42. Физика 7 класс ФГОС

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока «Превращение одного вида механической энергии в другой. Закон сохранения энергии»

Превращение одного вида механической энергии в другой. Закон сохранения энергии

«Всё изменяется, ничто не исчезает»

Энергия может превращаться из одного вида в другой и переходить в другие формы. Об этом будет разговор в данной теме.

В прошлой теме речь шла об энергии. Энергией обладает то тело, которое способно совершить работу. Механическая энергия делится на два вида: потенциальная энергия и кинетическая энергия. Потенциальная энергия определяется взаимным расположением взаимодействующих тел (или частей одного и того же тела). Кинетическая энергия – это энергия, которой обладает всякое движущееся тело. Потенциальная энергия тела, поднятого над землей пропорциональна массе этого тела и высоте, на которую это тело поднято.

Кинетическая энергия пропорциональна массе тела и квадрату скорости, с которой это тело двигается.

Что будет происходить с энергией при падении тела?

Рассмотрим этот процесс поэтапно на примере падения яблока с яблони.

Изначально, яблоко покоится, то есть, его скорость равна нулю. Значит и кинетическая энергия – тоже равна нулю. Но яблоко находится на определенной высоте, поэтому, оно обладает потенциальной энергией. Итак, яблоко начинает падать, и его высота постепенно уменьшается. Но, вместе с тем, увеличивается скорость. В момент, когда яблоко коснется земли, его высота будет равна нулю, а скорость будет максимальной. Таким образом, вся потенциальная энергия яблока превратилась в кинетическую энергию. Возникает вопрос: какую энергию переходит кинетическая энергия после удара яблока об землю? Она переходит в иной вид энергии, который будет изучаться в 8 классе.

Рассмотрим другой пример: бросим футбольный мяч с определенной высоты. Точно также, как и в предыдущем примере, мяч будет набирать скорость и терять высоту, то есть его потенциальная энергия будет превращаться в кинетическую. При ударе о землю, мяч деформируется: таким образом, кинетическая энергия мяча перейдет в энергию упруго деформированного тела. Стремясь вернуть исходную форму, силы упругости, действующие в мяче, совершат работу, в результате чего мяч снова подпрыгнет, почти на ту же высоту, что и раньше. В этом случае, его скорость, наоборот, будет уменьшаться, а высота увеличиваться. То есть, теперь, кинетическая энергия будет превращаться в потенциальную. Мяч достигнет максимальной высоты и на мгновение зависнет в воздухе, а потом, снова начнет падать, и процесс превращения энергии повторится. В конце концов мяч прекратит прыгать и упадет на землю. Дело в том, что в этом случае, энергия расходуется на преодоление сопротивления воздуха, а также теряется при ударах мяча о землю.

Рассмотрим пружинный маятник. В момент, когда пружина расслаблена, и потенциальная, и кинетическая энергия равна нулю.

Стоит растянуть пружину, как она начнет обладать потенциальной энергией.

Пружина, стремясь вернуть свою исходную форму, будет терять потенциальную энергию, но приобретать скорость, то есть её кинетическая энергия будет увеличиваться. Оказавшись в исходном положении, маятник будет обладать максимальной кинетической энергией, а его потенциальная энергия будет равна нулю.

Из-за явления инерции, маятник продолжит движение. Теперь уже его скорость будет уменьшаться, а пружина все больше деформироваться. Таким образом, кинетическая энергия перейдет в потенциальную. Так будет повторяться снова и снова. То же самое можно сказать и о движении обычного маятника.

Многие природные явления сопровождаются превращением одного вида энергии в другой. Классическим примером является течение воды в реках: ведь реки текут с гор в моря. То есть, изначально, вода находится на определенной высоте, и обладает потенциальной энергией, которая впоследствии превращается в кинетическую энергию – энергию течения реки.

Другой пример – это ветер, гнущий деревья. Ветер – это движение воздушных масс, то есть, воздух, в данном случае обладает кинетической энергией. Эта кинетическая энергия расходуется на то, чтобы согнуть дерево (то есть, деформировать его). В результате, дерево начинает обладать потенциальной энергией.

Овидий говорил, что «Всё изменяется, ничто не исчезает». Конечно, речь шла не только об энергии, но к понятию энергии это подходит как нельзя лучше. Действительно, из всех рассмотренных примеров следует, что энергия не исчезает, а только изменяет свой вид. Энергию нельзя создать или уничтожить. Можно только заставить один вид энергии превратится в другой. Если в рассматриваемой системе отсутствуют силы сопротивления, то энергия полностью сохраняется. То есть, в момент удара о землю, кинетическая энергия упавшего тела будет в точности такой же, какой была его потенциальная энергия до начала падения. Более того, на протяжении всего полета, сумма кинетической и потенциальной энергии будет оставаться постоянной. Это можно изобразить графически.

На графике показаны кинетическая энергия, потенциальная энергия и полная механическая энергия. Потенциальная энергия уменьшается ровно на столько, насколько увеличивается кинетическая энергия. Таким образом, полная механическая энергия остается величиной постоянной (именно поэтому, она обозначена на графике горизонтальной прямой). Итак, закон сохранения механической энергии звучит следующим образом: если в замкнутой системе не действуют силы трения и силы сопротивления, то сумма кинетической и потенциальной энергии всех тел системы остается величиной постоянной. Под замкнутой системой понимают систему, которая не взаимодействует с телами вне системы.

Закон сохранения энергии нередко упрощает решение довольно сложных задач, а некоторые задачи и вовсе можно решить только с помощью закона сохранения энергии.

Задача 1. Из ружья вертикально вверх вылетела пуля со скоростью 1300 км/ч. Пренебрегая сопротивлением воздуха, найдите максимальную высоту, на которую взлетит пуля.

Задача 2. Мальчик, находясь на балконе, подбрасывает мяч вертикально вверх с начальной скоростью 3 м/с. После этого мяч падает на землю. Пренебрегая сопротивлением воздуха, найдите скорость мяча в момент удара о землю, если расстояние между землей и балконом равно 5 м.

Задача 3. Барон Мюнхгаузен утверждал, что он может летать на ядре. Как-то раз, он сказал, что спустившись с высоты 80 м, на высоту 60 м, его скорость увеличилась на 20 м/с. Могло ли высказывание барона быть правдивым?

– Энергия не исчезает и не появляется, а просто переходит из одной формы в другую.

– Законом сохранения механической энергии: при отсутствии сил трения и сил сопротивления в замкнутой системе, сумма кинетической и потенциальной энергии всех тел системы остается величиной постоянной.

Источник

1.Как на опыте можно показать превращение одного вида механической энергии в другой?

2.Какие превращения энергии происходят при падении воды с плотины?

3.Какие превращения энергии происходят при ударе стального шарика о стальную плиту?

Дано: dt=40 C Q=27,6*10^3 Дж c=890 Дж/кг*К
Q=c*m*dt
m=Q/C*dt=27,6*10^3/890*40=0,78 кг

R=2 Ом. Теперь подставим значения R и U2: I=U/R

Дано:
D = 20 см = 0,2 м
d = 2 мм = 0,002 м
J = 10 A
ρ = 1,72*10⁻⁸ Ом*м

Находим площадь кольца:
S = π*D²/4 = 3,14*0,2² / 4 ≈ 0,0314 м²
Находим площадь провода:
S1 = π*d²/4 = 3,14*0,002² / 4 = 3,14*10⁻⁶ м²
Находим длину провода:
L = π*D = 3,14*0,2 = 0,628 м
Находим сопротивление провода:
R = ρ*L * s1 = 1,72*10⁻⁸*0,628 / 3,14*10⁻⁶ = 0,00344 Ом
ЭДС индукции
ЭДС = ΔФ / Δt = ΔB*S1/Δt = (ΔB / Δt) *S1 (1)
ЭДС = J*R (2)
Приравнивая (1) и (2), получаем:
ΔB / Δt = J*R /S = 10*0,00344 / 0,0314 ≈ 1,1 Тл/с

Пересчитай, пожалуйста еще раз, а то комп завис, пришлось перезагружаться (короче я сейчас психовый. )

Источник

§68. Превращение одного вида механической энергии в другой

В природе, технике и быту можно часто наблюдать превращение одного вида механической энергии в другой: потенциальной в кинетическую и кинетической в потенциальную. Например, при падении воды с плотины её потенциальная энергия превращается в кинетическую. В качающемся маятнике периодически эти виды энергии переходят друг в друга.

Явление превращения одного вида механической энергии в другой очень удобно наблюдать на приборе, изображённом на рисунке 195. Накручивая на ось нить, поднимают диск прибора. Диск, поднятый вверх, обладает некоторой потенциальной энергией. Если его отпустить, то он, вращаясь, начнёт падать.

По мере падения потенциальная энергия диска уменьшается, но вместе с тем возрастает его кинетическая энергия. В конце падения диск обладает таким запасом кинетической энергии, что может опять подняться почти до прежней высоты. (Часть энергии расходуется на работу против силы трения, поэтому диск не достигает первоначальной высоты.) Поднявшись вверх, диск снова падает, а затем снова поднимается. В этом опыте при движении диска вниз его потенциальная энергия превращается в кинетическую, а при движении вверх кинетическая энергия превращается в потенциальную.

Превращение энергии из одного вида в другой происходит также при ударе двух каких- нибудь упругих тел, например резинового мяча о пол или стального шарика о стальную плиту.

Если поднять над стальной плитой стальной шарик (рис. 196) и затем выпустить его из рук, то он будет падать. По мере падения шарика его потенциальная энергия убывает, а кинетическая растёт, так как увеличивается скорость движения шарика. При ударе шарика о плиту произойдёт сжатие как шарика, так и плиты.

Кинетическая энергия, которой шарик обладал, превратится в потенциальную энергию сжатой плиты и сжатого шарика. Затем благодаря действию упругих сил плита и шарик примут почти первоначальную форму. Шарик отскочит от плиты, а их потенциальная энергия вновь превратится в кинетическую энергию шарика: шарик отскочит вверх со скоростью, почти равной скорости, которой обладал в момент удара о плиту. При подъёме вверх скорость шарика, а следовательно, и его кинетическая энергия уменьшаются, потенциальная энергия растёт. Отскочив от плиты, шарик поднимается почти до той же высоты, с которой начал падать. В верхней точке подъёма вся кинетическая энергия шарика вновь превратится в потенциальную.

Явления природы обычно сопровождаются превращением одного вида энергии в другой.

Энергия может и передаваться от одного тела к другому. Так, например, при стрельбе из лука потенциальная энергия натянутой тетивы переходит в кинетическую энергию летящей стрелы.

Вопросы

1. Как на опыте можно показать превращение одного вида механической энергии в другой?
2. Какие превращения энергии происходят при падении воды с плотины?
3. Какие превращения энергии происходят при ударе стального шарика о стальную плиту?

Упражнение 35

1. Какие превращения одного вида энергии в другой происходят: а) при падении воды водопада; б) при бросании мяча вертикально вверх; в) при закручивании пружины механических часов; г) на примере дверной пружины.

2. Массы падающих тел одинаковы. Одинаковы ли значения потенциальной энергии тел на одной и той же высоте и одинаковы ли значения кинетической энергии на этой высоте?

3 Приведите примеры тел, обладающих одновременно кинетической и потенциальной энергией.

Источник