Номер 1, страница 154 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Буховцев

Повторите материал главы 4 по следующему плану. Параграф 47. Примеры решения задач по теме «Закон сохранения механической энергии». Глава 4. Законы сохранения в механике - номер 1, страница 154.

Условие.

Решение.

Решение 3.

Выпишите основные понятия и физические величины и дайте их определение.

Механическая работа — это скалярная физическая величина, являющаяся мерой действия силы на тело, в результате которого тело перемещается. Работа совершается, когда на тело действует сила и оно движется.

Работа ($A$) вычисляется по формуле: $A = F \cdot s \cdot \cos\alpha$, где $F$ — модуль силы, $s$ — модуль перемещения, $\alpha$ — угол между направлением силы и направлением перемещения.

Единица измерения работы в системе СИ — Джоуль (Дж). 1 Дж равен работе, совершаемой силой в 1 Ньютон при перемещении тела на 1 метр в направлении действия силы.

Мощность — это скалярная физическая величина, характеризующая скорость совершения работы.

Мощность ($N$ или $P$) равна отношению работы $A$ ко времени $t$, за которое она была совершена: $N = \frac{A}{t}$.

Единица измерения мощности в системе СИ — Ватт (Вт). 1 Вт равен мощности, при которой за 1 секунду совершается работа в 1 Джоуль.

Энергия — это скалярная физическая величина, являющаяся единой мерой различных форм движения и взаимодействия материи. Энергия характеризует способность тела или системы тел совершать работу. В механике рассматривают кинетическую и потенциальную энергию.

Единица измерения энергии в системе СИ — Джоуль (Дж).

Кинетическая энергия — это энергия движения. Этой энергией обладает любое движущееся тело.

Кинетическая энергия ($E_k$) тела массой $m$, движущегося со скоростью $v$, вычисляется по формуле: $E_k = \frac{mv^2}{2}$.

Потенциальная энергия — это энергия взаимодействия. Она определяется взаимным положением взаимодействующих тел или частей одного и того же тела.

• Потенциальная энергия тела, поднятого над поверхностью Земли, зависит от его массы $m$ и высоты $h$ над нулевым уровнем: $E_p = mgh$, где $g$ — ускорение свободного падения.
• Потенциальная энергия упруго деформированного тела (например, сжатой или растянутой пружины) зависит от жесткости тела $k$ и его деформации $x$: $E_p = \frac{kx^2}{2}$.

Полная механическая энергия — это сумма кинетической и потенциальной энергий тела (или системы тел): $E = E_k + E_p$.

Закон сохранения механической энергии — в замкнутой системе тел, в которой действуют только консервативные (потенциальные) силы (например, сила тяжести и сила упругости), полная механическая энергия системы сохраняется, то есть не изменяется со временем.

$E_{k1} + E_{p1} = E_{k2} + E_{p2} = \text{const}$.

Если в системе действуют силы трения (неконсервативные силы), то часть механической энергии переходит во внутреннюю энергию, и полная механическая энергия не сохраняется.

"Золотое правило" механики — принцип, применимый к простым механизмам (рычаг, блок, наклонная плоскость). Он гласит: во сколько раз мы выигрываем в силе, во столько же раз мы проигрываем в расстоянии. Это является следствием закона сохранения энергии: простые механизмы не совершают работу, а лишь преобразуют ее.

Коэффициент полезного действия (КПД) — это величина, характеризующая эффективность механизма или машины. КПД ($\eta$) равен отношению полезной работы $A_{полезная}$ к полной (затраченной) работе $A_{затраченная}$.

$\eta = \frac{A_{полезная}}{A_{затраченная}} \cdot 100\%$.

Поскольку всегда существуют потери энергии (например, на трение), КПД любого реального механизма всегда меньше 100%.

Ответ: Перечислены и определены основные понятия и физические величины, относящиеся к теме "Работа, мощность, энергия", включая механическую работу, мощность, различные виды энергии (кинетическую, потенциальную), закон сохранения энергии, "золотое правило" механики и коэффициент полезного действия (КПД).