KOOLIFÜÜSIKA: MEHAANIKA3 (kaugõppele) 3. IMPULSS, TÖÖ, ENERGIA 3.1 Impulss Impulss, impulsi jäävus Impulss on vektor, mis on võrdne keha massi ja tema kiiruse korrutisega r r p = mv . Mehaanikas nimetatakse impulssi vahel ka liikumishulgaks. See on vananenud mõiste ja selle kasutamine ei ole otstarbekas. Nii näiteks on ka elektromagnetväljal impulss, mille üheks avaldusvormiks on valgus rõhk. Elektromagnetvälja korral aga on liikumishulga mõiste kohatu. Impulsi mõiste on kasulik seetõttu, et teatud juhtudel, näiteks kehade põrgetel,
seadmete puhul tunduvalt üle viiekümne protsendi. Seetõttu jääb enamike seadmete kasutegur alla viiekümne protsendi. Jagades viimases valemis murru lugejat ja nimetajat töötegemise ajaga, saame kasuteguri alternatiivse valemi N kas = 100% (5.23) N kui kasuliku võimsuse suhte koguvõimsusse protsentides. 5.3 Energia, selle liigid Energiaks nimetatakse keha võimet teha tööd. S.t. keha teeb tööd temas sisalduva energia arvel. Energiaühikuks on nagu töölgi üks dzaul. [ E ] = 1J . Mehhaanilise energia eriliigid on kineetiline ja potentsiaalne energia. Kineetiliseks energiaks nimetatakse energiat, mida keha omab liikumise tõttu. Liikuva keha kineetiline energia võrdub arvuliselt tööga, mida tuleb teha selle keha täielikuks peatamiseks.
Jõud, impulss ja energia KT 1. VARIANT 1. Kineetiline ja potentsiaalne energia, energia jäävuse seadus Kineetiline energia on keha liikumise energia. Ek=mv2/2 (m mass, v kiirus ja J) Potentsiaalne energia on energia, mis on kehal tänu tema asukohale (kõrgusele) pinnasuhtes Ep=mgh ( m-mass, g - raskuskiirendus, h kõrgus, J dzaul) Visates palli horisontaalselt üles muutub tema kineetiline energia potensiaalseks energiaks. Õhutakistust mitte arvestades võrdub palli Ep algse Ek-ga kõige kõrgemas kohas maapinnast. Energia jäävuse seadus Energia on jääv. Ta ei kao kuhugi, ega teki niisama, vaid muundub ühest liigist teise. 2
2 Arvutame v = fd = 3,14 1 26 0,0254 2,1 m s . Vastus: Jalgratturi kiirus on 2,1 m/s. 10. 2-kilogrammise massiga vabalt langev keha saavutab enne maapinnani jõudmist kiiruse 5 m/s. Kui suur oli raskusjõu töö selle keha langemisel? Kui kõrgelt langes keha? keha mass m = 2kg kiirus maapinnale jõudmisel v = 5 m s raskuskiirendus g = 9,81 m s 2 Raskusjõu töö A = ? Keha algkõrgus h = ? Lahendus Kasutame mehaanilise energia jäävuse seadust (hõõrdumist ei arvesta). Raskusjõu töö A on võrdne potentsiaalse energiaga, A = mgh , mis energia jäävusest tulenevalt on võrdne keha poolt omandatud kineetilise energiaga mv 2 mgh = 2 2 v h=
Enne väljaastumist on paat koos inimesega paigal ja nende koguimpulss null. Astumisel hakkab inimene kalda poole liikuma ja omab teatud impulssi. Et koguimpulss ei muutu ja jääb nulliks, saab paat vastassuunalise impulsi ning eemaldub kaldast. Absoluutselt plastiline ja elastne põrge (+ valemid / kehtivad jäävuse seadused ja joonised) Absoluutselt elastne põrge on selline, mille käigus kehade summaarne kineetiline energia ei muutu: kogu kineetiline energia muutub deformatsiooni potentsiaalseks energiaks ja see omakorda muutub täielikult kineetiliseks energiaks. Pärast põrget kehad eemalduvad teineteisest. Absoluutselt plastiline põrge - põrkel kehad deformeeruvad, ühinevad ning liiguvad koos edasi. m1∙v1+m2∙v2=(m1+m2)∙u (impulsijäävuse seadus kehtib) Kineetiline energia muutub peamiselt soojusenergujaks
sama. · absoluutselt mitteelastne põrge selline põrge, kus kehad liiguvad pärast põrget ühesuguse kiirusega, moodustades uue keha. Sellise põrke puhul kehtib ainult impulsi jäävuse seadus. mehaaniline töö fs. mehaanilist tööd tehakse siis, kui kehale mõjub jõud ja keha selle jõu mõjul ka liigub, ühik 1J (dzaul), tähis A või W. (lk.70) võimsus näitab, kui palju tööd tehakse ajaühikus, ühik J/s=W, tähis N. (lk.74) mehaaniline energia keha võime teha mehaanilist tööd, ühik 1J. (lk.77) mehaanilise energia jäävuse seadus Energia ei saa tekkida ega kaduda. Ta võib vaid muunduda ühest liigist teise või kanduda ühelt kehalt teisele.(lk.81) OSKUSED: ülesannete lahendamine Newtoni seaduste kohta koos kõikide märksõnades toodud jõu liikide rakendamisega, ülesannete lahendamine impulsi jäävuse seaduse kohta absoluutselt mitteelastsel põrkel, ülesannete lahendamine gravitatsiooniseaduse kohta
mass on 5.0 kg. Esialgne pöörlemise sagedus on 0.5 pööret sekundis. Millise sagedusega hakkab ta pöörlema siis, kui ta tõmbab käed rinnale. Mehe inertsmoment on 3.0 kg m2, kui ta käed on laiali, ja 2.2 kg m2, kui käed on rinnal. Hantlid on alguses .0 m kaugusel teljest, pärast 0.20 m kaugusel. Hantlid loeme punktmassideks. (Seda polnud vaja lahendada) TÖÖ JA KINEETILINE ENERGIA 54. Jüri tahab Marile demonstreerida oma uut autot, aga mootor sureb välja just keset ristmikku. Mari istub rooli ja Jüri lükkab autot tagant, et ristmik vabastada. Lükata tuleb 9 m ja Jüril on jõudu 2 0 N. Kui palju tuleb tal tööd teha? Lahendus: Algandmed s = 19 m F = 210 N A=? Töö leiame valemi järgi cos , kuna nurk on 0 , siis cos 0 Seega 210 N * 19 m = 3990 J
mittekonservatiivseteks. Kons. jõudude töö mistahes kinnise tee korral on null. Järelikult võib potentsiaalset jõuvälja defin kui jõudude välja, mille töö kinnisel teel on null. Tõestus, et raskusjõudude väli on potentsiaalne. Igas traj punktis mõjub kehale ühesugune, vertik alla suunatud jõud P=mg. Järelikult töö on- A=P(h1-h2)=mg(h1-h2). Nagu näha töö ei sõltu teest, järelikult raskusjõudude väli on potentsiaalne. Energia jäävuse seadus Energiaks nim suurust, mis iseloomustab keha võimet teha tööd. Energia võib olla tingitud kahel põhjusel- keha liikumine mingi kiirusega või keha asumisest potents jõuväljas. Esimene on kineetiline energia, teine potentsiaalne energia. Kineetiline energia on liikumisenergia mv 2 Wk = . Potentsiaalne energia on asendienergia. Avaldub valem Wp=mgh järgi. Üldjuhul 2 võib keha omada üheaegselt nii kineetilist kui ka potentsiaalset energiat
Kõik kommentaarid