Презентация на тему: «Закон сохранения энергии» Составила: ученица 9 «А» класса МБОУ «СОШ №28» Юдина Ю.А. Руководитель: Борисова А.Е. учитель физики
Общая формулировка Закон сохранения энергии — фундаментальный закон природы, установленный эмпирически и заключающийся в том, что для изолированной физической системы может быть введена скалярная физическая величина, являющаяся функцией параметров системы и называемая энергией, которая сохраняется с течением времени. Закон сохранения энергии был открыт в середине XIX века немецким медиком Р.Майером, английским учёным Д.Джоулем и получил наиболее точную формулировку в трудах немецкого учёного Г.Гельмгольца.
Джеймс Прескотт Джоуль Опыты Джоуля доказали, что механическая энергия не пропадает бесследно. Установка Джоуля для измерения механического эквивалента тепла. Груз, расположенный справа, заставлял лопасти, погруженные в воду, вращаться, в результате чего вода нагревалась.
Фон Майер, Юлиус Роберт При исследовании законов функционирования человека у него возник вопрос, не изменится ли количество теплоты, выделяемое организмом при переработке пищи, если он при этом будет совершать работу. Если количество теплоты не изменялось бы, то из того же количества пищи можно было бы получать больше тепла путём перевода работы в тепло. Если же количество теплоты изменяется, то, работа и тепло должны быть как-то связаны между собой и с процессом переработки пищи. Рассуждения привели Майера к формулированию закона сохранения энергии в качественной форме.
Герман Гельмгольц Гельмгольц впервые математически обосновал закон сохранения энергии. Проанализировав большинство известных в то время физических явлений, он показал его всеобщность.
Примеры Классическим примером являются пружинный или математический маятники с пренебрежимо малым затуханием. В случае пружинного маятника в процессе колебаний потенциальная энергия деформированной пружины (имеющая максимум в крайних положениях груза) переходит в кинетическую энергию груза (достигающую максимума в момент прохождения грузом положения равновесия) и обратно. В случае математического маятника аналогично ведёт себя потенциальная энергия груза в поле силы тяжести. Математический маятник
Примеры решения задач Решение: Выберем нулевой уровень потенциальной энергии на поверхности Земли. В момент броска в начальном положении 1 мяч обладает кинетической и потенциальной энергиями: В момент максимальной высоты hmax подъёма скорость мяча направлена горизонтально. Горизонтальная составляющая скорости при движении мяча остаётся постоянной и равной υx = υ0 cosα. Механическая энергия в положении 2: Е2 = Ек2 + Еп2 = (mυ20cos2α)/2 + mghmax. Так как по условию задачи силой сопротивления можно пренебречь, то считаем, что на мяч действует только консервативная сила — сила тяжести, и, следовательно, полная механическая энергия мяча сохраняется: Задача 1. Мяч брошен с высоты 1 м под углом 60° к горизонту со скоростью 4 м/с. Определите максимальную высоту подъёма мяча над поверхностью Земли.
Задача 2. 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? Решение: При прохождении нити через вертикальное положение на груз действуют сила натяжения нити и сила тяжести m, лежащие на одной прямой. Поэтому ускорение груза является центростремительным и направлено вертикально вверх. По второму закону Ньютона m = + m. Запишем этот закон в проекции на ось OY: Т - mg = mа, где а = υ2/l. Учитывая, что Т = 2mg, получаем mg = mа, υ2 = gl. Для определения h применим закон сохранения механической энергии, считая, что в положении 2 потенциальная энергия системы «тело—Земля» равна нулю. Тогда в положении 1 система имеет потенциальную энергию Еп = mgh, где h — высота тела относительно нулевого уровня. В положении 2 тело обладает лишь кинетической энергией Ек = mυ2/2. По закону сохранения механической энергии mυ2/2 = mgh, υ2 = 2gh. Учитывая, что υ2 = gl, получаем 2gh = gl, откуда h = 1/2
