Munka, energia, teljesítmény

Hasonló dokumentumok
Munka, energia, teljesítmény

Forgatónyomaték, egyensúlyi állapotok Az erőnek forgató hatása van. Nagyobb a forgatóhatás, ha nagyobb az erő, vagy nagyobb az erő és a forgástengely

Munka, energia, teljesítmény

Munka, energia, teljesítmény

Munka, energia, teljesítmény

Munka, energia, teljesítmény

Munka, energia, teljesítmény

Erők (rug., grav., súly, súrl., közegell., centripet.,), forgatónyomaték, egyensúly Rugalmas erő:

Rugalmas erőtörvény: Fr = - D Δl

Munka, energia Munkatétel, a mechanikai energia megmaradása

W = F s A munka származtatott, előjeles skalármennyiség.

Rezgőmozgás, lengőmozgás

Komplex természettudomány 3.

Mit nevezünk nehézségi erőnek?

Newton törvények, erők

EGYSZERŰ GÉPEK. Azok az eszközök, amelyekkel kedvezőbbé lehet tenni az erőhatás nagyságát, irányát, támadáspontjának helyét.

TestLine - 7. Fizika Témazáró Erő, munka, forgatónyomaték Minta feladatsor

TestLine - 7. Fizika Témazáró Erő, munka, forgatónyomaték Minta feladatsor

Erők (rug., grav., súrl., közegell., centripet.,), és körmozgás, bolygómozgás Rugalmas erő:

Dinamika, Newton törvények, erők

Lendület. Lendület (impulzus): A test tömegének és sebességének szorzata. vektormennyiség: iránya a sebesség vektor iránya.

Dinamika, Newton törvények, erők fajtái

Erők fajtái, lendület Példák

DINAMIKA ALAPJAI. Tömeg és az erő

Rezgés tesztek. 8. Egy rugó által létrehozott harmonikus rezgés esetén melyik állítás nem igaz?

Elektromos ellenállás, az áram hatásai, teljesítmény

Osztályozó, javító vizsga 9. évfolyam gimnázium. Írásbeli vizsgarész ELSŐ RÉSZ

Haladó mozgások A hely és a mozgás viszonylagos. A testek helyét, mozgását valamilyen vonatkoztatási ponthoz, vonatkoztatási rendszerhez képest adjuk

Pálya : Az a vonal, amelyen a mozgó test végighalad. Út: A pályának az a része, amelyet adott idő alatt a mozgó tárgy megtesz.

Irányításelmélet és technika I.

Pálya : Az a vonal, amelyen a mozgó test végighalad. Út: A pályának az a része, amelyet adott idő alatt a mozgó tárgy megtesz.

Tehetetlenség, tömeg, sűrűség, erők fajtái

Digitális tananyag a fizika tanításához

A nagyobb tömegű Peti 1,5 m-re ült a forgástengelytől. Összesen: 9p

TestLine - Fizika 7. osztály Hőtan Témazáró Minta feladatsor

TestLine - Fizika 7. osztály Hőtan Témazáró Minta feladatsor

Newton törvények, erők

TestLine - Fizika 7. osztály Hőtan Témazáró Minta feladatsor

A testek tehetetlensége

Pálya : Az a vonal, amelyen a mozgó tárgy, test végighalad. Út: A pályának az a része, amelyet adott idő alatt a mozgó tárgy megtesz.

TestLine - Fizika 7. osztály Hőtan Témazáró Minta feladatsor

Erők fajtái. Fajtái: Irányuk, funkciójuk alapján: húzóerő, tolóerő, tartóerő, nyomóerő

Gépészmérnöki alapszak, Mérnöki fizika ZH, október 10.. CHFMAX. Feladatok (maximum 3x6 pont=18 pont)

Egy részecske mozgási energiája: v 2 3 = k T, ahol T a gáz hőmérséklete Kelvinben 2 2 (k = 1, J/K Boltzmann-állandó) Tehát a gáz hőmérséklete

Newton törvények, lendület, sűrűség

29. Nagy László Fizikaverseny Szalézi Szent Ferenc Gimnázium, Kazincbarcika február osztály

Mechanikai rezgések Ismétlő kérdések és feladatok Kérdések

Fizika. Tanmenet. 7. osztály. 1. félév: 1 óra 2. félév: 2 óra. A OFI javaslata alapján összeállította az NT számú tankönyvhöz:: Látta: ...

PÉLDÁK ERŐTÖRVÉNYEKRE

GYIK mechanikából. (sűrűségmérés: - tömeg+térfogatmérés (akár Arkhimédész-törvény segítségével 5)

Öveges korcsoport Jedlik Ányos Fizikaverseny 2. (regionális) forduló 8. o március 01.

Figyelem! Csak belső és saját használatra! Terjesztése és másolása TILOS!

Hatvani István fizikaverseny forduló megoldások. 1. kategória. J 0,063 kg kg + m 3

Mérnöki alapok 2. előadás

Bevezető fizika (VBK) zh1 tesztkérdések Mi az erő mértékegysége? NY) kg m 2 s 1 GY) Js LY) kg m 2 s 2 TY) kg m s 2

A kísérlet célkitűzései: A súrlódási erőtípusok és a közegellenállási erő kísérleti vizsgálata.

Felvételi, 2018 szeptember - Alapképzés, fizika vizsga -

Rezgőmozgás, lengőmozgás, hullámmozgás

Belső energia, hőmennyiség, munka Hőtan főtételei

1. Feladatok munkavégzés és konzervatív erőterek tárgyköréből. Munkatétel

Mechanika, dinamika. p = m = F t vagy. m t

Elméleti kérdések 11. osztály érettségire el ı készít ı csoport

Elektromos áram, áramkör, kapcsolások

Tömegvonzás, bolygómozgás

Gyakorló feladatok Feladatok, merev test dinamikája

Gnädig Péter: Golyók, labdák, korongok és pörgettyűk csalafinta mozgása április 16. Pörgettyűk különböző méretekben az atomoktól a csillagokig

Dinamika. A dinamika feladata a test(ek) gyorsulását okozó erők matematikai leírása.

Erők fajtái, lendület, bolygómozgás Példák

Rezgőmozgás. A mechanikai rezgések vizsgálata, jellemzői és dinamikai feltétele

Nyomás. Az az erő, amelyikkel az egyik test, tárgy nyomja a másikat, nyomóerőnek nevezzük. Jele: F ny

Termodinamika (Hőtan)

Elektromos ellenállás, az áram hatásai, teljesítmény

Newton törvények, erők

Fizika. Fizika. Nyitray Gergely (PhD) PTE PMMIK február 13.

A nyomás. IV. fejezet Összefoglalás

A LÉGKÖRBEN HATÓ ERŐK, EGYENSÚLYI MOZGÁSOK A LÉGKÖRBEN

A LÉGKÖRBEN HATÓ ERŐK, EGYENSÚLYI MOZGÁSOK A LÉGKÖRBEN

Az áram hatásai, az áram munkája, teljesítménye Hőhatás Az áramló elektronok beleütköznek a vezető anyag részecskéibe, ezért azok gyorsabb

Periódikus mozgás, körmozgás, bolygók mozgása, Newton törvények

Nyomás. Az az erő, amelyikkel az egyik test, tárgy nyomja a másikat, nyomóerőnek nevezzük. Jele: F ny

Felvételi, 2017 július -Alapképzés, fizika vizsga-

Gépészmérnöki alapszak Mérnöki fizika ZH NÉV: október 18. Neptun kód:...

3. fizika előadás-dinamika. A tömeg nem azonos a súllyal!!! A súlytalanság állapotában is van tömegünk!

Hőtan I. főtétele tesztek

3. Az alábbi adatsor egy rugó hosszát ábrázolja a rá ható húzóerő függvényében:

2.3 Newton törvények, mozgás lejtőn, pontrendszerek

28. Nagy László Fizikaverseny Szalézi Szent Ferenc Gimnázium, Kazincbarcika február 28. március osztály

Képlet levezetése :F=m a = m Δv/Δt = ΔI/Δt

Oktatási Hivatal FIZIKA I. KATEGÓRIA. A 2016/2017. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny döntő forduló FELADATOK

Hatvani István fizikaverseny Döntő. 1. kategória

IMPULZUS MOMENTUM. Impulzusnyomaték, perdület, jele: N

Elektromos áram, áramkör, ellenállás

Rezgések és hullámok

Hidrosztatika. Folyadékok fizikai tulajdonságai

KÖRMOZGÁS, REZGŐMOZGÁS, FORGÓMOZGÁS

Hely, idő, haladó mozgások (sebesség, gyorsulás)

FIZIKA ZÁRÓVIZSGA 2015

Szilárd testek rugalmassága

Termodinamika. Belső energia

Mágneses mező tesztek. d) Egy mágnesrúd északi pólusához egy másik mágnesrúd déli pólusát közelítjük.

Átírás:

Munka, energia, teljesítmény Ha egy tárgyra, testre erő hat és annak hatására elmozdul, halad, megváltoztatja helyzetét, akkor az erő munkát végez. Ez a munka annál nagyobb, minél nagyobb az erő (F) és minél nagyobb a tárgynak az erő által létrehozott, az erő irányába eső elmozdulása, útja (s). A munka jele: W (work), mértékegysége: J (Joule) Kiszámítása: W = F s, vagyis: munka = erő elmozdulás (út) A munka fajtái: Gyorsítási munka Az erő felgyorsít egy tárgyat. Kiszámítása: W = m a s ( a a gyorsulás) Emelési munka Felemelnek egy tárgyat, az emelő erő egyenlő a tárgy súlyával (a súlyát kell felemelni): F=m g Kiszámítása: W = m g h ( h a magasság, vagyis az emelés útja) Rugalmas munka Rugalmas tárgy alakváltozásához szükséges munka Kiszámítása: W = ½ D Δl 2 ( Δl a megnyúlás, D a rugóállandó, ami a rugalmas anyag rugalmasságára jellemző)

A munkavégzés hatására a tárgyak, testek olyan állapotba kerülnek, hogy szintén munkát képesek végezni. Pl. egy munkával felgyorsított tárgy el tud tolni egy elé rakott másik tárgyat, vagy egy munkavégzés hatására kifeszített íj (vagy összenyomott rugó) képes kilőni egy nyílvesszőt (vagy a rugó kilőni egy golyót (flipper)), vagy egy munkavégzéssel felemelt nagy súly, ha leejtik, képes beverni a földbe egy cölöpöt, stb.) Ha egy tárgy, test munkavégző képességű állapotban van, akkor ezt úgy nevezzük, hogy energiája van. Az energia jele: E (energy), mértékegysége szintén: J (Joule)) Munkatétel: A tárgyakra, testekre ható munkavégzés megnöveli vagy lecsökkenti (pl. fékezés) az energiájukat. Ezért a tárgyon, testen végzett munka egyenlő a tárgy, test energiájának megváltozásával. Képletben: W = ΔE = E végső E kezdeti Pl. Egy autó motorja felgyorsítja a kerekeket, az autót. Megnő az autó sebessége és így a mozgási energiája. Annyival nő az autó energiája, amennyi munkát végzett a motor.

Mechanikai energiák fajtái: mozgási energia, helyzeti energia, rugalmas energia, forgási energia Mozgási energia Mozgó tárgynak van mozgási energiája (E mozg. ). Ez akkor nagyobb, ha nagyobb a tárgy tömege (m) és sebessége (v). Kiszámítása: Helyzeti energia Felemelt tárgynak van helyzeti energiája (E h ). Akkor nagyobb, ha nagyobb a tárgy tömege (m) és az emelés magassága (h (height)). Kiszámítása: E h = m g h

Rugalmas energia Megnyújtott, vagy összenyomott rugalmas tárgynak (pl. rugó, íj, ugróasztal (trambulin), gumikötél (bungee jumping), teniszütő húrozás, radír, stb.) rugalmas energiája van. Akkor nagyobb, ha nagyobb a megnyúlás (vagy összenyomás) nagysága (Δl), vagy erősebb a rugalmas tárgy (nagyobb erő hatására nyúlik meg). A rugalmas tárgy erősségét a rá jellemző rugóállandó adja meg (D). A rugót összenyomó erő és a megnyúlás egymással egyenesen arányos: F = D Δl A rugó energiája: Forgási energia Forgó tárgynak forgási energiája van (akkor is ha nem halad, csak forog). Akkor nagyobb, ha gyorsabban forog és nagyobb a tárgy tömege. A forgási energia függ a méretétől, alakjától is. Például: Egy guruló labdának van mozgási energiája (attól függ, milyen gyorsan halad), és van forgási energiája is.

Képek mozgási, helyzeti, rugalmas energiákra: Teljesítmény A teljesítmény arra jellemző adat, hogy a munkavégzés milyen gyorsan, mennyi idő alatt történt. Nagyobb a teljesítménye annak a gépnek, embernek, amelyik ugyanannyi munkát rövidebb idő alatt végez el, vagy ugyanannyi idő alatt több munkát végez el. Teljesítmény = munka / idő A teljesítmény jele: P (power) Mértékegysége: Joule/sec = Watt, ezerszerese: kwatt (kw) Mivel a munkavégzés (W) egyenlő az energiaváltozással (ΔE), a teljesítményt úgy is fogalmazhatjuk, hogy az energiaváltozás és az idő (t) hányadosa.

Képletben a teljesítmény: teljesítmény = munka / idő = energiaváltozás/idő Energia megmaradás Egy tárgy esetén: Ha egy tárgynak, testnek energiája van, mozgása során az energiája átalakulhat másik fajta energiává, de az összenergia változatlan marad. pl. a hullámvasútnak (vagy gördeszkázónak) lefelé a helyzeti energiája csökken, a mozgási energiája nő, felfelé pedig fordítva. Az energiák összege változatlan marad. pl. Bungee jumping-os ugrónak a helyzeti, mozgási és a kötelének a rugalmas energiája alakul át egyikből másikba. pl. a leeső vagy eldobott labda helyzeti energiája átalakul mozgási energiává, a földet érés pillanatában benyomódik, így rugalmas energiája lesz, aztán ez visszaalakul mozgásivá és visszapattan. pl. trambulinnak benyomódva rugalmas energiája van és helyzeti, felfelé elindulva mozog, tehát lesz mozgási, nő a helyzeti, mert magasabban lesz, és csökken a rugalmas, mert kisebb a kitérése (benyomódása).

Több tárgy, test, rendszer esetén Két vagy több tárgy, test kölcsönhatásakor az egyik tárgy átadhatja energiájának egy részét a másiknak. Az egyik energiája annyival csökken, mint amennyivel a másiké nő, a rendszer összenergiája változatlan marad. Pl. billiárd golyók ütközése, nyílvessző kilövése, trambulinon ugráló gyerek benyomja a rugalmas hálót, az utána fellöki a gyereket, teniszütő húrozása benyomódik, amikor labda éri (a labda mozgási energiája átadódik a húrok rugalmas energiájává.)

Belső energia (hőenergia) Minden tárgynak, testnek van belső energiája, mivel részecskéi állandó mozgásban vannak, és minden részecskéjének mozgási (és esetleg forgási) energiája van. A tárgy belső energiája a részecskéi energiájának összege. Ez az energia akkor nagyobb, ha a részecskék gyorsabban mozognak. Ha a részecskék gyorsabban mozognak, a tárgy melegebb, nagyobb a hőmérséklete. Vagyis egy tárgy, test belső energiája nagyobb, ha nagyobb a hőmérséklete. A belső energia növelhető súrlódási munkával (súrlódás hatására melegszik a tárgy), vagy hőátadással, melegítéssel. Pl. kézdörzsölés, tűzcsiholás, gyufa, fékező kerekek melegedése, fékek melegedése, fúróhegy, fűrész melegedése, autó motorjában dugattyú melegedése (hűteni kell hűtővízzel), csúszdán lecsúszás

Mechanikai energia átalakulása hőenergiává, belső energiává A valóságban mindig van a tárgy, test mozgása során súrlódás vagy közegellenállás, ezért a mechanikai energiájának összege csökken. Az energiák összege ekkor is megmarad, csak átalakul a tárgy és a vele érintkező másik tárgy belső energiájává (hőenergiává). A tárgy és a vele érintkező tárgy melegszik. Pl. a hullámvasút is lelassul, megáll, a súrlódó kerekek és a sín pedig felmelegednek. Vagy pl. a lengő inga lengésideje nem változik, de a lengés kitérése csökken a légellenállás hatására, az energiája átadódik a levegő részecskéknek, a levegő és az inga kicsit melegszik (annyival nő a levegő és az inga belső energiája, mint amennyivel csökken az inga mozgási és helyzeti (mechanikai) energiája). Pl. ingaóra Pl. a hinta emelkedéskor csökken a mozgási energiája, nő a helyzeti energiája, összegük azonos lenne, ha nem lenne súrlódás és légellenállás. Viszont mivel van, ha nem hajtanák a hintát, előbbutóbb megállna.

Forgatónyomaték, egyensúlyi állapotok Az erőnek forgató hatása van. Nagyobb a forgatóhatás, ha nagyobb az erő, vagy nagyobb az erő és a forgástengely közti távolság. A forgató hatás mértéke: forgatónyomaték, jele: M Az erő és a forgástengely távolsága: erőkar, jele: k forgatónyomaték = erő erőkar M = F k A forgatónyomaték mértékegysége: Nm (newton-méter) Nagyobb erőkarral nagyobb forgató hatás, forgatónyomaték fejthető ki. Ezt használják fel arra, hogy nagy forgatóhatást fejtsenek ki kis erővel. Példák: emelőrúd, talicska, ásó, csavarkulcs, olló, csípőfogó, metszőolló, ágvágó, kupaknyitó, sörnyitó, bicikliváltó, fogaskerék, edzőtermi gépek, Egyensúlyi állapot Egy tárgy egyensúlyban van, ha nem halad és nem forog, (nem végez semmilyen mozgást.) Ennek két feltétele van: 1. - A testre, tárgyra ható erők kiegyenlítik egymást (az erők együttes hatása, az eredő erő 0). Párhuzamos hatásvonalú erők esetén az egyik irányba ható erők összege egyenlő a másik irányba ható erők összegével. (Ekkor a tárgy nem halad.)

2. - A testre, tárgyra ható forgatónyomatékok kiegyenlítik egymást, vagyis az egyik irányba forgató forgatónyomatékok összege egyenlő a másik irányba forgató forgatónyomatékok összegével. (Ekkor a tárgy nem forog.) Például: Mérleg vagy mérleghinta, libikóka Ha mindkét oldalán 1 súly van, akkor M 1 =M 2, F 1 k 1 =F 2 k 2 Ha több súly van 1 oldalon, akkor az azonos irányba forgató forgatónyomatékokat össze kell adni.

Egyszerű gépek Ha munkát végzünk, az egyszerű gépekkel csökkenteni lehet az erő nagyságát, kisebb erővel lehet elvégezni a munkát (pl. csigasor, hengerkerék, lejtő, emelő), vagy kisebb erővel lehet megtartani egy tárgyat (emelő). Viszont a munka nagyságát nem lehet csökkenteni, a kisebb erőt hosszabb úton kell kifejteni, így a szorzatuk (munka = erő út, W=F s) nem változik. Az egyszerű gépek fajtái Emelő Hosszabb erőkarhoz (k) kisebb erő (F) tartozik: F 1 k 1 = F 2 k 2 Pl. talicska, targonca, gémeskút, csavarkulcs, csípőfogó, libikóka, csípőfogó, edzőgépek, metszőolló, befőttnyitó, diótörő, evezőlapát,...

Hengerkerék A kisebb sugarú kerékre akasztott terhet a nagyobb sugarú kerékre tekert kötéllel kisebb erővel tudjuk felhúzni. Szintén hosszabb erőkarhoz (k) kisebb erő (F) tartozik: F 1 k 1 = F 2 k 2, csak itt az erőkarok a hengerek sugarai. Kerékáttételre, váltó készítésére is felhasználják ezt az elvet, ahol szintén kisebb erővel, de hosszabb úton lehet elvégezni ugyanazt a munkát. Pl. kerekeskút, kerékpárváltó, fogaskerék-áttétel

Csigasor A kerekek áttételéhez hasonlóan két csigával felezni lehet a húzóerőt. Több csigával, csigasorral az erő tovább csökkenthető. Viszont hosszabb úton kell kifejteni a kisebb erőt, vagyis hosszabb kötelet kell lehúzni, mint amennyit emelkedik a súly. Tehát a munka itt sem csökkenthető, de az erő igen. Pl. építőanyagok emelése építkezésen, zászló vagy vitorla felvonás, hegymászók, falmászók biztosító kötelének csigasoros áttétele,...

Lejtő (emelkedő) Minél kevésbé meredek a lejtő (emelkedő), annál kisebb erővel lehet felhúzni, felvinni rajta a tárgyat ugyanolyan magasságra. Itt is igaz, hogy az út viszont hosszabb lesz, tehát erőt lehet csökkenteni, de munkát nem. A kisebb erőhöz (F 1 ) hosszabb út (s 1 ) tartozik, nagyobb erőhöz (F 2 ) (meredekebb lejtőhöz) kisebb út (s 2 ) tartozik, de a munka azonos: Munka W = F 1 s 1 = F 2 s 2 Pl. szerpentin út (minél kisebb szögű, kevésbé meredek a lejtő (emelkedő), annál kisebb erővel tud rajta felmenni a gyalogos, vagy kerékpáros, vagy autó, viszont hosszabb úton.) Pl. A lejtő elve igaz a csigalépcsőre is, és a csavarmenetre is. - Kisebb erő szükséges egy sűrűbb csavarmenetű (kevésbé meredek) csavar becsavarásához.

Tömegközéppont, súlypont A testnek, tárgynak az a tömegközéppontja, súlypontja, ahol felfüggesztve vagy alátámasztva a test, tárgy egyensúlyban marad (nem fordul el). Egyensúlyi helyzetek A testek, tárgyak mozgásuk, forgások során olyan helyzet elérésére törekszenek, ahol a súlypontjuk alacsonyabbra kerül. Ennek oka, hogy a test, tárgy minden pontjára hat a gravitációs erő, ami a Föld középpontja felé mutat. Pl. hegyről leguruló labda, tojás eldőlése az oldalára, eldőlő oszlop Biztos (stabil) egyensúlyi helyzet: A testet, tárgyat kimozdítva egyensúlyi helyzetéből a súlypontja magasabban lesz, ezért törekszik visszatérni az egyensúlyi helyzetbe. Pl. labda gödörben, felakasztott lámpa,... Bizonytalan (labilis) egyensúlyi helyzet: A testet, tárgyat kimozdítva egyensúlyi helyzetéből a súlypontja alacsonyabban lesz, ezért nem törekszik visszatérni az egyensúlyi helyzetbe. Pl. labda domb tetején, kötéltáncos,...

Közömbös egyensúlyi helyzet: A testet, tárgyat kimozdítva egyensúlyi helyzetéből a súlypontjának magassága nem változik. Pl. labda a vízszintes talajon (lásd jobb oldali ábra) Alátámasztás: Egy test, tárgy akkor marad álló helyzetben, ha a súlypontja az alátámasztási felülete felett van. Ha a súlypontja kívül esik az alátámasztáson, akkor a tárgy felbillen. (lásd bal oldali ábra)