PRÁCE A ENERGIE Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Tercie
Práce Pokud síla vyvolává pohyb Fyzikální veličina ( odvozená ) značka: W základní jednotka: Joule ( J ) Vztah pro výpočet práce: W = F s
Práce Platí tehdy, když je směr pohybu rovnoběžný se silou ( 0 ) Při zvětšování úhlu klesá práce Při úhlu 90 síla práci nekoná!
Příklad 1 Petr má vynést po žebříku krabici o hmotnosti 20 kg do výšky 4 m. Hmotnost Petra je 70 kg. Určete, jakou práci Petr vykonal na vynesení krabice a jakou celkovou práci vykonal, aby se na vrchol žebříku dostal.
Příklad 2 Automobil vykonal při svém pohybu práci o velikosti 3 MJ. Jakou dráhu při tom urazil, jestliže tažná síla motoru je 5 kn?
Příklad 3 Jirka vytahoval ze studně hluboké 12 m okov, přičemž vykonal práci 3 kj. Určete, jakou sílu Jirka vyvíjel.
Výkon Určuje, jaká práce se vykoná za daný čas Fyzikální veličina ( odvozená ) značka: P základní jednotka: Watt ( W ) Vztah pro výpočet výkonu: P = W t
Výkon Další jednotky výkonu HP ( koňská síla ): 1 HP = 736 W Další jednotky práce Ws, Wh, kwh, MWh,... Převody?
Příklad 4 Určete, kdo podal větší výkon: Honza o hmotnosti 50 kg, který vylezl na pětimetrovou tyč za 40 s, nebo Terka o hmotnosti 40 kg, která na stejnou tyč vylezla za 30 s?
Příklad 5 Automobil má výkon 50 kw. Za jak dlouho je schopen při cestě do hor vystoupat o 1 km? Hmotnost automobilu s cestujícími je 1,5 t.
Energie Vyjadřuje schopnost tělesa konat práci. Fyzikální veličina ( odvozená ) značka: E základní jednotka: Joule ( J ) používané jednotky: cal, kcal, Wh, kwh, MWh,...
Energie Formy energie: mechanická, elektrická, jaderná, magnetická, chemická... Energie se mění mezi jednotlivými formami.
Polohová energie Neboli potenciální energie. Druh mechanické energie. Souvisí s nadmořskou výškou ( výškou obecně ). Výpočet: E p = m g h Speciální druh - deformovatelná tělesa ( pružina,... )
Příklad 6 Stůl je vysoký 1,5 m. Ve výšce 2 m nad stolem je zavěšena lampa o hmotnosti 5 kg. Určete polohovou energii této lampy vzhledem k desce stolu a vzhledem k podlaze.
Příklad 7 Určete, jakou práci je třeba vykonat, pokud chceme na poličce umístit knihu o hmotnosti 2,5 kg o 0,75 metru výš.
Příklad 8 Motor výtahu má výkon 50 kw. Jak dlouho trvá, než doveze kabinu s pasažéry o celkové hmotnosti 4 t z výšky 15 m do výšky 40 m?
Pohybová energie Neboli kinetická energie. Druh mechanické energie. Souvisí s pohybem tělesa. Výpočet: E k = 1 2 m v2 Speciální druh - rotující tělesa ( setrvačníky,... )
Příklad 9 Kolikrát se zvětší pohybová energie automobilu o hmotnosti 1,5 t, jestliže zrychlí ze 54 km/h na rychlost 108 km/h? Jakou práci musí vykonat motor při tomto zrychlení?
Příklad 10 Kosmickou stanici o hmotnosti 50 tun je třeba dostat do výšky 350 km nad zemský povrch a zároveň jí udělit rychlost 8 km/s. Jak velkou energii musí raketa dodat kosmické lodi?
Zákon zachování mechanické energie Součet polohové a pohybové energie je stále stejný. Platí v ideálním případě.
Příklad 11 Volejbalový míč o hmotnosti 1,2 kg padá volným pádem z výšky 8 m. Určete rychlost dopadu tohoto míče. Jak by se změnila rychlost dopadu míče, jestliže použijeme stejně veliký míč o hmotnosti 2 kg?
Příklad 12 Tenisový míček vyhodíme svisle vzhůru počáteční rychlostí 10 m/s. Určete, do jaké výšky vystoupí. Můžeme zjistit, jakou rychlostí míček dopadne zpátky na zem?
Zákon zachování energie Soustava těles, která si s okolím nevyměňuje energii, má stále stejnou celkovou energii. Energii nelze vytvořit ani zničit, jen se přeměňuje mezi jednotlivými formami.
Přeměny energie Formy energie: mechanická, elektrická, chemická, světelná, teplo, jaderná,
Přeměny energie Stroj svaly brzdy větrný mlýn solární panel Přeměna energie jaderná elektrická světelná teplo teplo mechanická
Perpetuum mobile Zařízení, které neustále pracuje bez dodání energie. NELZE SESTROJIT!
Perpetuum mobile
Perpetuum mobile
Perpetuum mobile
Perpetuum mobile
Účinnost Odvozená fyzikální veličina: značka: η ( éta ) základní jednotka: bez jednotky nebo procenta definice: podíl vykonané práce ku přijaté energii η = W vykonaná E dodaná η = W vykonaná E dodaná 100%
Účinnost Přeměna energie Zařízení Účinnost parní stroj 10 % tepelná - mechanická benzínový motor 25 % dieselový motor 35 % parní turbína 40 % elektrická - mechanická elektromotor 90 % mechanická - elektrická generátor 95 % světelná - elektrická solární panel 12 % světelná - tepelná solární kolektor 50 % chemická - tepelná krbová kamna 50 % kotel na topení 80 % elektrická - světelná žárovka 5 % elektrická - tepelná konvice 82 %
Účinnost Jde vždy o číslo menší než 1 ( menší než 100% )!... PROČ? Často se užívá jiného vzorce pro účinnost: η = P P 0
Příklad 13 Stroj má příkon 450 W a účinnost 80%. Jaký má stroj výkon? Jakou práci vykoná za 1 minutu?
Příklad 14 Motor výtahu s příkonem 8 kw zvedne kabinu o hmotnosti 2,5 t do výšky 12 metrů za 50 sekund. Určete účinnost a ztráty motoru výtahu.