4. Zakon očuvanja energije


Zakon očuvanja energije

I. dio

Navedite neke oblike energije.

Označi koje energije ima tijelo koje pustimo padati s visine h, ako pada iz stanja mirovanja.

18

Slika 1.

Koliko iznosi ukupna energija u svakom promatranom položaju tijekom padanja tijela?

Kako zovemo taj fizikalni zakon?

II. dio

Prouči simulaciju koja opisuje zakon očuvanja energije na primjeru vertikalnog hitca:

nedeljko-begovic.com/fizika_dgsad.html

Označi jezik (hrvatski), prouči kako se simulacija pokreće, zaustavlja, vraća na početak i određuje njena brzina. Za svako novo pokretanje morate simulaciju vratiti na početak (tipka I‹).

Koje fizikalne veličine možeš odabrati za mjerenje parametara simulacije vertikalnog hitca?

Označite brzinu v ,visinu h, masu m i pokrenite simulaciju (tipka ›).

a) Koju visinu doseže tijelo ?

b) Kolika je brzina u tom položaju?

c) Koje gibanje izvodi tijelo tijekom postizanja maksimalne visine, a koje gibanje kada se vraća prema tlu?

d) Što se događa sa predznakom brzine? Objasni.

e) Koliki je iznos brzine u početnoj i konačnoj točki gibanja?

f) Kako možete postići da tijelo dosegne maksimalnu visinu H (5m)?

g) O čemu ovisi maksimalni domet tijela neke mase m?

Označite Ep i graf Ep i promatrajte što se događa.

U kojem položaju je kinetička energija najveća, a u kojem najmanja?

Označite samo Ek i graf Ek, bez prikaza Ep, i promatrajte što se događa.

U kojem položaju je potencijalna gravitacijska energija najveća, a u kojem najmanja?

Označite samo ukupnu energiju E. Kakav graf dobivate?

Što oblik dobivenog grafa govori o vrijednosti ukupne energije E u sustavu?

Označite Ep, Ek, E i pokrenite simulaciju.

U kojim je položajima iznos kinetičke i potencijalne energije jednak iznosu ukupne energije?

Kako to objašnjavate?

Nacrtajte kako izgleda graf koji prikazuje istovremeno energije Ek, Ep, Eu (ukupna energija).

13

Napišite izraze kako bi računski odredili maksimalnu visinu hitca H, odgovarajući iznos kinetičke energije Ek, potencijalne energije Ep, ukupne energije E.

III a. dio

Promatrajte situaciju tijela na kosini koje klizi i pada na pod, slika 2.

19

Koju energiju ima kuglica na vrhu kosine?

Nacrtaj putanju gibanja tijela.

Opiši pretvorbu energije tijekom gibanja kuglice?

Kako biste izračunali brzinu na dnu kosine?

Kako zovemo gibanje koje opisuje kuglica nakon pada sa stola?

Koji je smjer brzine na početku padanja sa stola? Nacrtaj na crtežu putanje.

Kojom brzinom kuglica pada sa stola? O čemu to ovisi?

Pod kojim okolnostima bi brzine na dnu kosine i rubu stola bile jednake?

III b. dio

PRIBOR: kosina (napravljena pomoću kvadra, knjige, ravnala…), ravnalo, metar, kuglica, svjetlosna vrata, indigo papir.

Postavite konstrukciju kao na slici 2., tako da kuglica klizi niz kosinu i pada na pod. Na podu može biti bijeli papir sa indigo papirom kako bi se zabilježilo mjesto pada kuglice.

Horizontalan dio putanje d, neka bude što kraći. Zbog čega je to bitno?

Unesi podatke u tablicu i odgovarajuće mjerne jedinice:

20

Koliko iznosi gravitacijska potencijalna energija na vrhu i kinetička energija na dnu kosine ako zanemarimo

trenje?

Ep=______________________

Ek=_______________________

Ukupna energija: E=____________________

U kojim smjerovima se istovremeno giba tijelo? Koja su to dva gibanja koja izvodi tijelo padajući sa stola?

Kako bi izračunali koliko dugo vremena pada tijelo sa stola visine H? Izračunajte.

Koliko dugo traje horizontalni pomak tijela, u usporedbi sa vertikalnim padom?

Izračunajte domet D, pomak u horizontalnom smjeru kojeg ostvari kuglica tijekom padanja. Povežite s početnom brzinom v0.

Pustite kuglicu da padne sa kosine visine h nekoliko puta i izmjerite domet D te na osnovu toga početnu

brzinu v0.

h =______________

21

Izračunajte srednju vrijednost početne brzine, apsolutnu maksimalnu pogriješku, relativnu pogriješku i

zapišite rezultat.

v0 =________________________ Δvmax=_____________________

rV = ________________________ v=(v ± Δvmax)=_____________________

Usporedite početnu brzinu dobivenu pomoću dometa horizontalnog hitca i onu dobivenu na kraju kosine.

Vrijedi li zakon očuvanja energije? Objasnite.

ZADACI:

1. Koliko se puta promjenila kinetička energija automobila kada se njegova brzina poveća tri puta?

2. Dva tijela različitih masa m1=2m2 padnu u provaliju bez početne brzine. Neposredno prije nego udare u dno provalije:

a) njihove brzine su jednake

b) brzina prvog tijela mase m1 je dva puta veća

c) brzina drugog tijela mase m2 je dva puta veća

d) brzina prvog tijela mase m1 je četiri puta veća

3. Igračica golfa udari lopticu brzinom v. Loptica ne pogodi rupu već prijeđe jednu četvrtinu puta do rupe. Ako je sila otpora trave konstanatna, koliku brzinu v1 je igračica trebala dati loptici da ona dođe do rupe?

a) v1=2v,

b) v1=3v,

c) v1=4v,

d) v1=8v

4. Na stolu se nalazi tijelo pričvršćeno za oprugu. Trenje je zanemarivo. Da bismo stisnuli oprugu od ravnotežnog položaja za 1cm potrebno je obaviti rad W. Koliki rad treba obaviti da oprugu stisnemo od položaja 1 cm do položaja 2cm?

5. Opruga na kojoj je obješeno tijelo pričvršćena je za strop. Tijelo povučemo prema dolje i opruga se rastegne. Što možete reći o potencijalnoj elastičnoj energiji opruge Eo i potencijalnoj gravitacijskoj energiji Eg?

a) obje energije se smanjuju,

b) Eg se smanji a Eo se poveća,

c) Eg se poveća a Eo se smanji,

d) obje energije se povećaju.

6. Kutiju vučete stalnom silom F po hrapavom podu i pomaknete ju za s. Kakav je rad sile trenja u tom slučaju?

a) rad sile trenja je veći od 0,

b) rad sile trenja je manji od 0,

c) sila trenja ne obavlja rad

7. Jabuka slobodno pada sa stabla. Otpor zraka je zanemariv. Koji od predloženih grafova najbolje prikazuje ovisnost potencijalne energije Ep jabuke prema tlu o visini h iznad tla?

22

8. Tri tijela nalaze se na kosinama A, B i C jednakih visina h, ali različitih nagiba. Trenje između tijela i kosine je zanemarivo. Početna brzina tijela je nula. Usporedite vremena potrebna da tijela dođu do dna kosine:

23

a) najveće je od tijela A

b) najveće je od tijela B

c) najveće je od tijela C

d) vremena da tijela dođu do dna kosine su jednaka

9. Tijelo klizi brzinom v po glatkoj podlozi (trenje između tijela i podloge je zanemarivo) i udara o oprugu. Kada se tijelo potpuno zaustav opruga se stisne za x. Za koliko će se stisnuti opruga kada se brzina tijela poveća dva puta?

a) opruga se stisne za x

b) stisne se za 2x

c) stisne se za 4x

d) stisne se za √2x

10. Tijelo mase 0,2 kg klizi niz kosinu i prijeđe visinsku razliku od 10m . Izračunajte kinetičku energiju tijela na kraju puta, ako je krenulo iz stanja mirovanja, a sila trenja je zanemariva.

11. Neki stroj podigne teret od 100 kg na visinu od 10 metara u pola minute. Kolika je snaga tog stroja?