Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Praca i energia. Praca jako zmiana energii kinetycznej k = k końc - k pocz = W Praca W jest to energia przekazana ciału lub od niego odebrana w wyniku.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Praca i energia. Praca jako zmiana energii kinetycznej k = k końc - k pocz = W Praca W jest to energia przekazana ciału lub od niego odebrana w wyniku."— Zapis prezentacji:

1 Praca i energia

2 Praca jako zmiana energii kinetycznej k = k końc - k pocz = W Praca W jest to energia przekazana ciału lub od niego odebrana w wyniku działania na ciało siłą. Zmiana energii kinetycznej ciała k jest równa całkowitej pracy W wykonanej nad tym ciałem.

3 Wzór na pracę W = Fd = Fdcos W = Fd = 90 o W = 0 Praca wykonana przez siłę stałą (wartość i kierunek):

4 Praca wykonana przez siłę zmienną Gdy przesunięcie jest linią krzywą a siła zmienna, pracę obliczamy dodając przyczynki do pracy całkowitej wykonanej na (nieskończenie) małych elementach drogi. xp xk F F x x W = F x W = W = F x

5 Moc Szybkość z jaką siła wykonuje pracę, czyli pracę wykonywaną w jednostce czasu nazywa się mocą. P sr = W/ t Moc średnia: Moc chwilowa: Jednostką mocy jest wat: 1 W = 1 J/s 1KM = 746 Wkoń mechaniczny

6 Kilowatogodzina Pracę i energię można wyrazić jako iloczyn mocy i czasu. Jednostka stosowaną w przemyśle energetycznym jest kilowatogodzina (kWh). 1 kWh = (10 3 W) (3600 s) = 3.6 MJ

7 Przykład: zużycie energii na osobę Zużycie energii na całym świecie w 2000 roku wyniosło: Zużycie energii na jednego człowieka: 420 EJ = 4.2*10 20 J 4.2*10 20 J/7*10 9 osób = 6* J/osobę Moc średnia w roku, na jednego człowieka: 6* J/(365*24*60*60 s) = 1902 W Pracująca osoba może wygenerować moc ~ 100 W. Wniosek: średnio, każdy zużywa równowartość energii produkowanej przez 19 osób pracujących 24h na dobę.

8 Przykład: ile węgla zużywa 100 W żarówka przez rok? Przez rok, żarówka zużywa: (100 W) * (365*24 h) = 879 kWh Zawartość energetyczna tony węgla wynosi 6150 kWh 40 % zawartości energetycznej jest zamieniane na energię elektryczną. Z jednej tony uzyskujemy 2460 kWh. Toną węgla można przez rok zasilić 2460/879 ~ 3 żarówki 100 W Dodatkowo powstaje: 8 kg dwutlenku siarki (kwaśny deszcz) 8 kg tlenku azotu (smog) 2800 kg dwutlenku węgla (efekt cieplarniany)

9 Źródła energii -słoneczna -wiatrowa -biomasa, biopaliwo, biogaz -geotermalna -wodna -jądrowa -gaz -ropa -węgiel

10 Zimna fuzja Prof. Andrea Rossi, Reakcja syntezy zachodzi wtedy, kiedy dwa jądra atomowe łączą się tworząc cięższy atom. Obliczenia i dotychczasowe eksperymenty wskazują, że energia potrzebna do tego odpowiada temperaturze rzędu milionów kelvinów. Reakacja taka ma np. miejsce na Słońcu (przemiana wodoru w hel). Fuzja jąder w znacznie niższych temperaturach nazywa się zimną fuzją. Schemat reakcji termojądrowej we wnętrzu Słońca. Największe generatory w Polsce mają moc 500 MW i zainstalowane są w Elektrowni Kozienice. 1 MW E-Cat (katalizator energii): 2.4 x 2.6 x 6m, cena: 2M Euro

11 Energia potencjalna Energia potencjalna E p jest to energia związana z konfiguracją układu ciał, które działają na siebie siłami.

12 Energia potencjalna w układzie kamień - Ziemia Rzucamy kamień do góry z prędkością v 0 : v = v 0 FgFg Kamień wznosi się na wysokość h Kamień spada z wysokości h v = 0 FgFg h Ruch do góry: E k maleje wykonywana praca W g jest ujemna E p rośnie Maksymalne położenie: E k = 0 wykonana praca W g jest ujemna E p jest maksymalna Ruch w dół: E k rośnie wykonywana praca W g jest dodatnia E p maleje FgFg v = v 0 FgFg v < v 0 FgFg

13 Energia potencjalna w układzie kamień - Ziemia Zmiana grawitacyjnej energii potencjalnej E p jest równa pracy wykonanej nad tym ciałem przez siłę ciężkości, wziętej ze znakiem ujemnym. p = -W

14 Praca siły ciężkości po drodze zamkniętej W g = mghcos Praca wykonana przez siłę ciężkości: Gdy ciało się wznosi: W g1 = mgh(-1) = -mgh Gdy ciało spada: W g2 = mgh(+1) = mgh Praca po drodze zamkniętej: W = W g1 + W g2 = -mgh + mgh= 0 v = v 0 FgFg v = 0 FgFg h FgFg v = v 0 FgFg v < v 0 FgFg

15 Praca siły tarcia po drodze zamkniętej W = Tlcos Praca wykonana przez siłę tarcia Ruch w prawo: W 1 = Tl(-1) = -Tl Ruch w lewo: W 2 = Tl(-1) = -Tl Praca po drodze zamkniętej: W = W 1 + W 2 = -Tl -Tl = -2Tl 0l F T 0l F T Różne od zera!

16 Siły zachowawcze i niezachowawcze Jeżeli praca W wykonana przez siłę F po drodze zamkniętej: to siła jest zachowawcza to siła jest niezachowawcza Siła zachowawcze: -grawitacja -siły sprężystości Siła niezachowawcze: -tarcie

17 Zasada zachowania energii mechanicznej Energia mechaniczna E mech układu jest sumą energii potencjalnej E p i energii kinetycznej E k. E mech = E p + E k Zakładamy: -zmiana energii w układzie zachodzi pod wpływem sił zachowawczych -układ jest izolowany, tzn. siły zewnętrzne nie powodują zmian energii w układzie.

18 Zasada zachowania energii mechanicznej Gdy siła zachowawcza wykonuje pracę W nad ciałem, zachodzi zamiana energii kinetycznej E k na energię potencjalną E p układu. k = W E k końc - E k pocz =- (E p końc - E p pocz ) p =- W Dostajemy: k =- p Przekształcając: E k końc + E p końc =E k pocz + E p pocz E mech końc = E mech pocz FgFg v

19 Zasada zachowania energii mechanicznej Jeżeli siła wykonujące prace są zachowawcze, to energia mechaniczna układu jest zachowana.

20 Zasada zachowania energii h min = ? R v top

21 Zasada zachowania energii Warunek równowagi sił w najwyższym punkcie Zasada zachowania energii mechanicznej

22 Zasada zachowania energii Całkowita zmiana energii układu izolowanego jest zachowana. mech + E term + E wewn = 0 W = mech + E term + E wewn mech – zmiana energii mechanicznej term – zmiana energii termicznej wewn – zmiana energii wewnętrznej Zamiana całkowitej energii E układu jest równa energii dostarczonej do układu lub od niego odebranej.

23 Zasada zachowania energii - przykład


Pobierz ppt "Praca i energia. Praca jako zmiana energii kinetycznej k = k końc - k pocz = W Praca W jest to energia przekazana ciału lub od niego odebrana w wyniku."

Podobne prezentacje


Reklamy Google