Fizika, Mexanika

İmpuls, iş, güc və enerji

Dərslik: Fizika, 10-cu sinif, 3.1 «Qapalı sistem. İmpulsun saxlanması qanunu», səh. 79
Dərslik: Fizika, 10-cu sinif, 3.2 «Mexaniki iş və güc», səh. 84
Dərslik: Fizika, 10-cu sinif, 3.3 «Sistemin işgörmə qabiliyyəti — enerjidir. Kinetik enerji», səh. 87
Dərslik: Fizika, 10-cu sinif, 3.4 «Potensial enerji», səh. 89
Dərslik: Fizika, 10-cu sinif, 3.5 «Tam mexaniki enerji. Enerjinin saxlanması qanunu», səh. 92
Dərslik: Fizika, 9-cu sinif, «1.1.6 Vektorların skalyar hasili», səh. 27
Dərslik: Fizika, 8-ci sinif, «Mexaniki iş», səh. 50
Dərslik: Fizika, 8-ci sinif, «Güc», səh. 53
Dərslik: Fizika, 8-ci sinif, «Potensial və kinetik enerji», səh. 56
Dərslik: Fizika, 8-ci sinif, «Potensial və kinetik enerji nədən asılıdır?», səh. 59
Dərslik: Fizika, 8-ci sinif, «Tam mexaniki enerji», səh. 63

İmtahan bu mövzuda nə soruşur?

İmtahanda impulsun zamana görə dəyişməsindən qüvvəni, qüvvə–koordinat qrafikindən işi və son sürəti tapırsan. Kinetik enerji–yerdəyişmə qrafikinin müxtəlif hissələrini müqayisə edir, koordinat–zaman qrafikində enerjinin artdığı intervalı seçirsən. Sabit qüvvə altında enerjinin zamandan necə asılı olduğunu da müəyyənləşdirirsən.

Qayda

İmpuls sürət istiqamətində yönələn vektordur: $\vec p=m\vec v$ . Vahidi $\text{kq}\times\text{m/san}$ və ya $\text{N}\times\text{san}$ olur. Sabit əvəzləyici qüvvə üçün $\Delta\vec p=\vec F\Delta t$ .
Qapalı sistemdə xarici təsir yoxdur; ümumi impuls dəyişmir. Xarici qüvvələrin cəmi sıfır olduqda da $\sum\vec p_{\text{əvvəl}}=\sum\vec p_{\text{sonra}}$ tətbiq olunur. Bir ox üzrə hesablamada sürətlərin işarəsini istiqamətə görə seç.
Toqquşma: cisimlər yapışırsa, $m_1v_1+m_2v_2=(m_1+m_2)u$ . Qapalı sistemdə həm elastiki, həm də plastiki toqquşmada impuls saxlanır; kinetik enerji isə yalnız mütləq elastiki toqquşmada saxlanır.
Mexaniki iş sabit qüvvə üçün skalyar hasildir: $A=\vec F\cdot\vec s=Fs\cos\alpha$ . Bucaq iti olduqda iş müsbət, kor olduqda mənfi, düz bucaq olduqda sıfırdır. Eyni istiqamətdə $A=Fs$ , əks istiqamətdə $A=-Fs$ .
Güc işin görülmə sürətini göstərir: $N_{\text{orta}}=A/\Delta t$ . Ani güc $N=Fv\cos\alpha$ olur. İş və enerji coulla (C), güc vattla (Vt) ölçülür: $1\ \text{Vt}=1\ \text{C/san}$ .
Kinetik enerji: $E_k=mv^2/2=p^2/(2m)$ . Bütün qüvvələrin ümumi işi $A_{\text{ümumi}}=\Delta E_k$ verir. Sükunətdən başlayan sabit kütləli cismə sabit əvəzləyici qüvvə təsir edirsə, $E_k=F^2t^2/(2m)$ .
Potensial enerji qarşılıqlı yerləşmə ilə bağlıdır: Yer səthinə yaxın $E_p=mgh$ , elastiki yayda $E_p=kx^2/2$ . Burada $h$ seçilmiş sıfır səviyyəsindən hündürlük, $k$ sərtlik, $x$ deformasiya miqdarıdır.
Mexaniki enerji: $E=E_k+E_p$ . Yalnız ağırlıq və elastiklik qüvvələri iş gördükdə bu cəm dəyişmir. Sürtünmə mexaniki enerjini daxili enerjiyə çevirə bilər; ümumi enerji itmir.
Düzxətli hərəkətdə $p_x(t)$ qrafikinin meyli qüvvə proyeksiyasını verir. İstiqamət dəyişmirsə, $E_k(s)$ qrafikinin düz hissəsində $F=|\Delta E_k/\Delta s|$ . Koordinat–zaman qrafikində toxunanın meylinin modulu artdıqca sabit kütləli cismin kinetik enerjisi artır.
Koordinat artan istiqamətdə hərəkətdə $F_x(x)$ qrafiki ilə ox arasındakı sahə işi verir: oxdan aşağıdakı sahə mənfi götürülür.

Nümunələr

3 kq cisim 4 m/san sürətlə gedərək sükunətdəki 1 kq cismə yapışır. Xarici təsiri nəzərə alma. Birgə sürət nədir? $u=(3\times4+1\times0)/(3+1)=3\ \text{m/san}$ .

Düzxətli hərəkətdə enerji 5 m boyunca xətti olaraq 35 C-dan 15 C-a enir. Qüvvənin modulunu tap: $F=|15-35|/5=4\ \text{N}$ . Qüvvə hərəkətin əksinə yönəlir.

Sükunətdəki 4 kq cisim müsbət istiqamətdə 2 m gedərkən əvəzləyici $F_x$ xətti olaraq 4 N-dan 12 N-a yüksəlir. Son sürəti tap: trapesiyanın sahəsindən $A=(4+12)\times2/2=16\ \text{C}$ ; $v=\sqrt{2\times16/4}=2\sqrt2\ \text{m/san}$ .

Tipik səhv

Qrafikin hündürlüyünü onun meyli ilə qarışdırma: böyük enerji böyük qüvvə demək deyil. Azalan enerji qrafikində mənfi alınan qiymət qüvvənin istiqamətini göstərir; modul üçün mütləq qiymət götür. Son enerjini hesablayanda başlanğıc enerjini də əlavə et.