- Консалтинг

Закон сохранения в механике задачи




При применении закона сохранения механической энергии для решения задач надо, прежде всего, выяснить, какое состояние системы целесообразно считать начальным, а какое — конечным, затем записать выражение для начальной энергии системы и приравнять его выражению для конечной. При записи потенциальной энергии надо предварительно выбрать нулевой уровень отсчёта потенциальной энергии системы.

На нити длиной l висит груз. На какую высоту необходимо поднять груз, отклоняя нить от вертикали, чтобы при движении груза вниз без начальной скорости в момент прохождения положения равновесия сила натяжения нити превышала в 2 раза силу тяжести, действующую на груз?
Выбор направления осей диктуется удобством решения задачи. Если, например, все тела движутся вдоль одной прямой, то координатную ось целесообразно направить вдоль этой прямой.

Тема 3. «Законы сохранения в механике».

Необходимо рассчитать жесткость пружины, если известно, что при растяжении ее на 20 см пружина приобрела потенциальную энергию упругодеформированного тела 20 Дж.
Спусковую пружину игрушечного пистолета сжали на 5 см, при вылете шарик массой 20 г приобрел скорость 2 м/с. Необходимо рассчитать, какова жесткость пружины.

При решении задач на этом уроке мы применяли закон сохранения энергии, но не учитывали сопротивление среды, так как считали систему замкнутой. Вспомнили формулировку этого закона и формулы нахождения потенциальной и кинетической энергии.

Примеры решения задач по теме «Закон сохранения механической энергии»

Приведены краткие теоретические сведения по теме «Законы сохранения в механике», примеры решения типовых задач на применение законов сохранения импульса, момента импульса и энергии в механике материальной точки и абсолютно твердого тела, которые должны уметь решать студенты согласно требованиям учебной программы.
При изучении курса физики решение задач имеет большое значение, поз-воляет лучше понять и запомнить основные законы физики, развивает навыки в применении теоретических знаний для решения конкретных практических воп-росов.

Такие величины, как работа, энергия, импульс, момент импульса, и соот-ветствующие законы сохранения в механике играют важную роль в физике, так как связаны с симметриями пространства – времени. В задачах, решения которых представлены в данном издании, эти величины определяются, а законы применяются при вычислениях в рамках механики материальной точки и абсолютно твердого тела. Краткие теоретические сведения, необходимые для решения задач, приведены в настоящих указаниях, а теоретические сведения в полном объеме содержатся в книгах [1 – 6].

При решении задач с применением законов сохранения рекомендуется следующий порядок действий: 1) определить, какие состояния механической системы необходимо рассмотреть в данной задаче, и для каждого состояния сделать рисунок; 2) определить, какие законы сохранения являются существенными при переходе системы из одного состояния в другое по условиям задачи, и записать эти законы; 3) решить полученную систему уравнений, используя данные задачи.
Все задачи следует (по возможности) решать в общем виде. Это означает, что сначала выводится формула для расчета искомой величины, а затем в нее подставляются численные данные. Такой подход позволяет при анализе полученных формул увидеть общие закономерности. Прежде чем приступить к решению, следует внимательно прочитать, обдумать и записать условия задачи, перевести единицы измерения всех величин в основные единицы СИ, сделать схематический рисунок, отражающий условия задачи, выбрать подходящую систему отсчета. При вычислениях рекомендуется применять формулы приб-лижения, позволяющие упростить расчеты.

При стрельбе из орудия возникает отдача – снаряд движется вперед, а орудие – откатывается назад. Снаряд и орудие – два взаимодействующих тела. Скорость, которую приобретает орудие при отдаче, зависит только от скорости снаряда и отношения масс.

Абсолютно неупругим ударом называют такое ударное взаимодействие, при котором тела соединяются (слипаются) друг с другом и движутся дальше как одно тело.

Первое из этих равенств означает, что векторы скоростей образуют треугольник, а второе – что для этого треугольника справедлива теорема Пифагора, то есть он прямоугольный. Искомый угол – это угол между катетами, т.е. он равен 90°.
С болью в пояснице знаком почти каждый. Чаще всего она связана с изменениями в пояснично-крестцовом отделе позвоночника, к которым надо отнестись предельно серьезно.

1. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Свидетельство о регистрации ЭЛ №ФС 77-20213 от 14.12.2004 выдано Федеральной службой по надзору за соблюдением законодательства в сфере массовых коммуникаций и охране культурного наследия.

В данной теме речь пойдёт о законах сохранения в механике, вспомним некоторые важные формулы, относящиеся к данному разделу, а также дадим несколько советов по решению задач.

Основные вопросы, которые будут затрагиваться при рассмотрении законов сохранения — это импульс и закон сохранения импульса; механическая работа и мощность; а также механическая энергия и закон ее сохранения.

На основании определения импульса тела, можно сформулировать и записать второй закон Ньютона в следующем виде: импульс равнодействующей сил, действующих на данное тело, равен изменению импульса тела.

Из такой записи второго закона Ньютона легко заметить, что импульс тела изменяется под действием данной силы одинаково у тел любой массы, если только время действия сил одинаково.
Потенциальная энергия в поле тяготения определяется как произведение массы тела на ускорение свободного падения и на высоту тела, относительного выбранного нулевого уровня. А ее изменение, взятое с обратным знаком, равно работе силы тяжести.

Что касается потенциальной энергии упруго деформированного тела, то это энергия, которая обусловлена взаимодействием частей тела между собой. При этом она равна работе, которую совершает сила упругости, чтобы деформированную пружину вернуть в первоначальное состояние, взятой с обратным знаком. Или говорят, что она равна работе, которую совершают внешние силы, чтобы недеформированную пружину сжать или растянуть.

Если тело движется под действием силы тяжести, то за нулевой уровень принимаем самое нижнее положение движущегося тела, и записываем формулу для расчета полной механической энергии.

Урок проводится в 10 классе при обобщающем повторении темы “Законы сохранения в механике”. Урок проходит после изучения учащимися законов сохранения импульса и энергии, при этом решались задачи, в которых требовалось применить только один из законов.

Решение задач на законы сохранения импульса и энергии (10-й класс)

Развивать логическое мышление учащихся при формировании “технических приемов” умственной деятельности (анализ, сравнение, обобщение, умение выделять причинно-следственные связи) при практическом применении законов сохранения.

Оборудование для демонстрации: нитяной маятник, штатив, детский мяч, игрушечные машинки, воздушный шарик, трибометр лабораторный, металлический шарик, пружина от динамометра.

Такой прием позволяет каждому ученику включиться в процесс деятельности, сформулировать личную цель урока, решать её в процессе получения знаний, что позволяет сделать процесс обучения опосредованным, направленным на достижения каждым учеником поставленной цели, являющейся составной частью цели урока и цели учителя.



Похожие записи:

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *