ogarniam.edu.pl
Klasa
Zacznij naukę →Zacznij →

ogarniam.edu.pl · Fizyka · Praca, moc, energia mechanicznaklasa 1 LO · fiszki i quiz: ogarniam.edu.pl/lo/1/fizyka/energia-mechaniczna-i-jej-zasada-zachowania/

Fizyka · Praca, moc, energia mechaniczna · kl. 1

Energia mechaniczna i jej zasada zachowania

Piłka lecąca w górę zwalnia, a spadająca przyspiesza – energia nie znika, tylko zmienia formę, więc prędkość policzysz bez rozpisywania sił.

ok. 4 min czytania10 fiszek8 pytań w quizie🔊 Posłuchaj notatki

1Energia kinetyczna i potencjalna

  • Energia to zdolność ciała do wykonania pracy; jej jednostką jest dżul (J). Praca wykonana nad ciałem zmienia jego energię.
  • Oznaczenia: Ek – energia kinetyczna [J]; Ep – energia potencjalna grawitacji [J]; m – masa [kg]; v – szybkość [m/s]; g – przyspieszenie ziemskie [m/s²]; h – wysokość nad wybranym poziomem zerowym [m].
Zapamiętaj

Ek = m · v2 przez 2, Ep = m · g · h.

  • Dwa razy większa szybkość to cztery razy większa energia kinetyczna.
  • Poziom zerowy (h = 0) wybierasz sam, np. podłogę. Liczy się zmiana energii potencjalnej, a ona od tego wyboru nie zależy.
  • Energia sprężystości: rozciągnięta sprężyna albo napięty łuk też mają energię – tym większą, im większe odkształcenie. Na wykresie F(x) odpowiada jej pole pod wykresem; (R) Eps = k · x2 przez 2.
h = 5 mEph = 2,5 mEpEkh = 0 mEkw każdym położeniu Ep + Ek = const
Spadek piłki: energia potencjalna zamienia się w kinetyczną, a suma jest stała

2Zasada zachowania energii mechanicznej

Zapamiętaj

Energia mechaniczna E = Ek + Ep. Gdy tarcie i opory nie wykonują pracy (lub jest ona pomijalna): Ek1 + Ep1 = Ek2 + Ep2.

  • Przykład 1. Dane: ciało zsuwa się bez tarcia z wysokości h = 5 m, v₀ = 0, g = 9,81 m/s².
  • Wzór: m · g · h = m · v2 przez 2, więc v = pierwiastek z 2 · g · h.
  • Obliczenia: v = pierwiastek z 2 · 9,81 m/s² · 5 m ≈ 9,9 m/s.
  • Odpowiedź: na dole ciało ma szybkość ok. 9,9 m/s, niezależnie od masy.
  • Przykład 2. Piłka wyrzucona pionowo w górę z v = 12 m/s: w najwyższym punkcie v = 0, więc h = v2 przez 2g = 144 przez 19,62 m ≈ 7,3 m.
Sprawdź, czy rozumiesz

Kiedy energia mechaniczna ciała jest stała?

3Tarcie i opory

  • Gdy działa tarcie, część energii mechanicznej zamienia się w energię wewnętrzną (nagrzewają się opony, klocki hamulcowe). Energia całkowita jest zachowana, ale mechanicznej ubywa.
  • Przykład 3. Ciało m = 2 kg zsuwa się z h = 5 m i na dole ma v = 8 m/s. Na górze E = 2 · 9,81 · 5 J = 98,1 J, na dole Ek = 2 · 82 przez 2 J = 64 J, więc w energię wewnętrzną przeszło 98,1 J − 64 J = 34,1 J.
Uwaga na błąd

Stosowanie Ek + Ep = const, gdy w zadaniu jest tarcie. Wtedy energia mechaniczna maleje o wartość pracy sił oporu.

✎Ściąga: Energia mechaniczna i jej zasada zachowania

Najważniejsze w pigułce – przeczytaj tuż przed kartkówką lub sprawdzianem.

  • Ek = m · v2 przez 2, Ep = m · g · h.
  • Energia mechaniczna E = Ek + Ep. Gdy tarcie i opory nie wykonują pracy (lub jest ona pomijalna): Ek1 + Ep1 = Ek2 + Ep2.
  • Energia to zdolność ciała do wykonania pracy; jej jednostką jest dżul (J). Praca wykonana nad ciałem zmienia jego energię.
  • Oznaczenia: Ek – energia kinetyczna [J]; Ep – energia potencjalna grawitacji [J]; m – masa [kg]; v – szybkość [m/s]; g – przyspieszenie ziemskie [m/s²]; h – wysokość nad wybranym poziomem zerowym [m].
  • Poziom zerowy (h = 0) wybierasz sam, np. podłogę. Liczy się zmiana energii potencjalnej, a ona od tego wyboru nie zależy.
  • Energia sprężystości: rozciągnięta sprężyna albo napięty łuk też mają energię – tym większą, im większe odkształcenie. Na wykresie F(x) odpowiada jej pole pod wykresem; (R) Eps = k · x2 przez 2.
  • Przykład 1. Dane: ciało zsuwa się bez tarcia z wysokości h = 5 m, v₀ = 0, g = 9,81 m/s².
  • Przykład 2. Piłka wyrzucona pionowo w górę z v = 12 m/s: w najwyższym punkcie v = 0, więc h = v2 przez 2g = 144 przez 19,62 m ≈ 7,3 m.

?Quiz: powtórz przed kartkówką

8 pytań w stylu kartkówki i sprawdzianu. Odpowiedz w myślach, potem sprawdź odpowiedź. Rozwiąż quiz z wynikiem – każda odpowiedź ma wyjaśnienie.

  1. Wzór na energię kinetyczną to

    1. AEk = mgh
    2. BEk = mv²
    3. CEk = mv
    4. DEk = mv²/2
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź D: Ek = mv²/2 – Energia kinetyczna to połowa iloczynu masy i kwadratu szybkości.

  2. Jak zmieni się energia kinetyczna, gdy szybkość ciała wzrośnie dwa razy?

    1. ANie zmieni się
    2. BWzrośnie 4 razy
    3. CWzrośnie 2 razy
    4. DWzrośnie 8 razy
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź B: Wzrośnie 4 razy – Szybkość jest we wzorze w kwadracie, więc Ek rośnie jak v²: 2² = 4.

  3. Ciało o masie 2 kg leży na szafie, 1,5 m nad podłogą. Ile wynosi jego energia potencjalna względem podłogi (g = 10 m/s²)?

    1. A300 J
    2. B30 J
    3. C15 J
    4. D3 J
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź B: 30 J – Ep = m · g · h = 2 kg · 10 m/s² · 1,5 m = 30 J.

  4. Ciało spada swobodnie z wysokości 20 m (g = 10 m/s², bez oporów). Z jaką szybkością uderza w ziemię?

    1. A10 m/s
    2. B20 m/s
    3. C200 m/s
    4. D400 m/s
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź B: 20 m/s – v = √(2gh) = √(2 · 10 · 20) m/s = √400 m/s = 20 m/s; 400 to wynik bez pierwiastka.

  5. Kamień rzucono pionowo w górę z szybkością 10 m/s (g = 10 m/s², bez oporów). Na jaką wysokość wzniesie się?

    1. A5 m
    2. B20 m
    3. C10 m
    4. D1 m
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź A: 5 m – h = v² / (2g) = 100 : 20 m = 5 m.

  6. Kiedy energia mechaniczna ciała jest stała?

    1. ATylko gdy ciało stoi w miejscu
    2. BGdy tarcie i opory nie wykonują pracy
    3. CZawsze
    4. DTylko gdy ciało porusza się po okręgu
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź B: Gdy tarcie i opory nie wykonują pracy – Zasada zachowania energii mechanicznej obowiązuje, gdy siły oporu nie zamieniają energii mechanicznej w wewnętrzną.

  7. Rowerzysta zjeżdża z górki bez pedałowania, ale z oporami. Na dole ma mniejszą szybkość niż bez oporów. Co stało się z brakującą energią?

    1. AZamieniła się w energię potencjalną
    2. BZamieniła się w masę rowerzysty
    3. CZamieniła się w energię wewnętrzną (ciepło)
    4. DZniknęła
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź C: Zamieniła się w energię wewnętrzną (ciepło) – Energia całkowita jest zachowana, ale część mechanicznej przeszła w wewnętrzną.

  8. Ciało o masie 2 kg zsuwa się z wysokości 5 m i na dole ma 8 m/s (g = 9,81 m/s²). Ile energii mechanicznej zamieniło się w energię wewnętrzną?

    1. A162,1 J
    2. B64 J
    3. C98,1 J
    4. D34,1 J
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź D: 34,1 J – Na górze E = mgh = 98,1 J, na dole Ek = 64 J; różnica 34,1 J przeszła w energię wewnętrzną.

Cały dział „Praca, moc, energia mechaniczna”: ściąga i próbny sprawdzian →

Kartkówka albo sprawdzian już blisko?

Rozwiąż quiz z wynikiem i powtórz materiał na fiszkach. Każda odpowiedź ma wyjaśnienie, a postęp zapisuje się bez zakładania konta.

Więcej: Fizyka, klasa 1

Badania w fizycePomiary i niepewność pomiarowaNiepewności pomiarowe i dopasowanie prostejWielkości wektorowe i skalarneAnaliza danych i wykresyNarzędzia matematyczne w fizyceRachunek wektorowy i trygonometriaPodstawowe pojęcia kinematykiPrędkośćRównanie ruchu i ruch względnyPrzyspieszenieRuch jednostajny prostoliniowyRuch prostoliniowy zmiennyRuch zmienny – wykresy a(t), zadania i przyspieszenie w ruchu krzywoliniowymRuch po okręguPrędkość kątowa i ruch po okręgu ze zmienną prędkościąRzut poziomy i rzut ukośnyDoświadczenia z kinematykiSiła i jej cechyRodzaje siłUkłady nieinercjalne i siły bezwładnościZasady dynamiki NewtonaTarcieRównia pochyła i zadania z tarciemSiła dośrodkowaDynamika ruchu po okręguDoświadczenia z dynamikiPraca mechanicznaMocPraca siły zmiennej, twierdzenie o pracy i energiiMoc w ruchu i sprawność urządzeńPęd, zasada zachowania pędu i zderzeniaDoświadczenia: praca, moc, energiaCiśnienieSiła wyporu i prawo ArchimedesaCiśnienie całkowite, naczynia połączone i pływanie ciałDoświadczenia z hydrostatykiPrawo powszechnego ciążeniaPrzyspieszenie grawitacyjne i prawa KepleraUkład Słoneczny, Galaktyka i WszechświatPrędkości kosmiczne i ruch satelitówSatelity, nieważkość i przeciążenieBryła sztywna i moment siłyMoment bezwładności i dynamika ruchu obrotowegoEnergia kinetyczna ruchu obrotowegoPlanowanie doświadczeńPrzeprowadzanie pomiarówAnaliza wynikówWybrane doświadczenia w klasie 1Wyznaczanie przyspieszenia ziemskiego wahadłem