Uczeń, jak każdy człowiek, chce umieć coś zrobić samodzielnie Spisy zadań Rozwiązane zadania z fizyki szkolnej - gimnazjum i szkoły ponadgimnazjalne (licea i technika) Praca i energia w ruchu jednostajnie zmiennym

W zagadnieniu ruchu z oporem zastosujemy model punktu materialnego.

Ruch prostoliniowy jednostajnie zmienny

Praca i energia w ruchu jednostajnie zmiennym.

Zasada zachowania energii.

Zasada zachowania energii mechanicznej - warunki jej stosowania.

Przemiany energii w ruchu jednostajnie zmiennym z oporami.

Zadanie

Pocisk o masie 10 g grzęźnie w desce po przebyciu odległości 5 cm.

Przed uderzeniem w deskę pocisk poruszał się prostopadle do deski z prędkością 400 m/s.

Obliczyć siłę działającą na pocisk w desce i wartość opóźnienia.

Przyjąć odpowiednie założenia.

Za układ odniesienia

przyjmujemy powierzchnię Ziemi (wybrany punkt) - zakładamy, że jest układ inercjalny.

Zakładamy, że:

• pocisk porusza się ruchem jednostajnie opóźnionym prostoliniowym prostopadle do deski;
  
• deska jest nieruchoma - pocisk powoduje tylko odkształcenie deski, ale nie wywołuje przemieszczenia deski jako całości;
  
• na pocisk działa stała siła oporu deski;
  
• pomijamy wpływ pola grawitacyjnego Ziemi na ruch pocisku

Prędkość końcowa pocisku jest równa zero. Oznacza to, że pocisk stracił całkowicie swoją energię kinetyczną. Energia ta wykorzystana została na pokonanie siły oporu.

Energia kinetyczna pocisku

tuż przed uderzeniem w deskę. Energia ta była potrzebna do pokonania siły oporu deski.





Praca wykonana przez pocisk przeciwko sile oporu deski też jest równa 800 J - założyliśmy, że całą energia pocisku uległa przekształceniu w energię wewnętrzną układu deska-pocisk. Oznacza to, że pocisk wykonał pracę o takiej samej wartości.

Wykorzystujemy zasadę zachowania energii - energia kinetyczna pocisku uległa w całości przekształceniu w energię wewnętrzną układu deska i pocisk.

Wartość siły oporu deski.

Przy założeniu stałej siły i przesunięcia zgodnego z kierunkiem działania siły obliczymy wartość siły oporu deski.

Zakładamy, że istnieje w tym zjawisku tylko jedno oddziaływanie - deski i pocisku.
Opisuje je siła oporu deski - pocisk wykonuje prace przeciwko tej sile.

Wartość opóźnienia

Wartość opóźnienia policzymy mając daną już wartość siły i masę ciała (pocisku) - z drugiej zasady dynamiki Newtona.



243.8-2010.11.27