Дослід . Які наелектризовані тіла притягаються, а які відштовхуються? 1).На поліетиленову смужку покладіть поліетиленову смужку і розгладьте рукою (виконує кожен учень). Підніміть за кінці поліетиленові смужки і наближайте їх одну до одної. Що буде зі смужками?
2).Те ж саме виконайте з паперовими смужками.
3).Піднесіть одну до одної поліетиленову і паперову смужки гайте за їхньою взаємодією.
1). Перевірте, як залежить взаємодія заряджених тіл від відстані між зарядженими тілами?
2). Перевірте, чи зміниться взаємодія тіл, якщо їх потерти сильніше (надати більший заряд)
d = V0 t => V0 = d / t.
по вертикали пучок движется по параболе под действием Кулоновской силы, которая равна по 2 закону Ньютона ma (пренебрегаем силой тяжести):
F = Ma,
E Q = Ma,
a = E Q / M.
при этом заряд Q пучка электронов равен Q = q * n, где q - заряд одного электрона, n - количество электронов
масса пучка электронов равна M = m * n, где m - масса одного электрона, n - число электронов
Тогда: a = E q / m.
по оси OY пучок электронов проходит расстояние, равное (начальная скорость в проекции на ось OY равна нулю, т.к. они перпендикулярны):
S = a t^2 / 2, где S - нам известно, 1 мм
S = E q t^2 / 2. Тогда
t = sqrt(2 S m / E q).
вернемся к движению относительно оси ОХ:
V0 = d / t = d / sqrt(2 S m / E q).
V0 = 5*10^-2 / sqrt(2 * 10^-3 * 9,1*10^-31 / 15*10^3 * 1,6*10^-19),
V0 = 5*10^-2 / sqrt(18,2*10^-34 / 24*10^-16),
V0 = 5*10^-2 / 8,706*10^-10,
V0 = 0,574*10^8 м/с
2100
Объяснение:
Полная механическая энергия тела равна сумме его кинетической и потенциальной энергии.
Полную механическую энергию рассматривают в тех случаях, когда действует закон сохранения энергии и она остаётся постоянной.
Если на движение тела не оказывают влияния внешние силы, например, нет взаимодействия с другими телами, нет силы трения или силы сопротивления движению, тогда полная механическая энергия тела остаётся неизменной во времени.
Eпот+Eкин=const
Разумеется, что в повседневной жизни не существует идеальной ситуации, в которой тело полностью сохраняло бы свою энергию, так как любое тело вокруг нас взаимодействует хотя бы с молекулами воздуха и сталкивается с сопротивлением воздуха. Но, если сила сопротивления очень мала и движение рассматривается в относительно коротком промежутке времени, тогда такую ситуацию можно приближённо считать теоретически идеальной.
Закон сохранения полной механической энергии обычно применяют при рассмотрении свободного падения тела, при его вертикальном подбрасывании или в случае колебаний тела.
Пример:
При вертикальном подбрасывании тела его полная механическая энергия не меняется, а кинетическая энергия тела переходит в потенциальную и наоборот.
Преобразование энергии отображено на рисунке и в таблице.
2 (1).svg
Точка нахождения тела
Потенциальная энергия
Кинетическая энергия
Полная механическая энергия
3) Самая верхняя
(h = max)
Eпот = m⋅g⋅h (max)
Eкин = 0
Eполная = m⋅g⋅h
2) Средняя
(h = средняя)
Eпот = m⋅g⋅h
Eкин = m⋅v22
Eполная = m⋅v22 + m⋅g⋅h
1) Самая нижняя
(h = 0)
Eпот = 0
Eкин = m⋅v22 (max)
Eполная = m⋅v22
Исходя из того, что в начале движения величина кинетической энергии тела одинакова с величиной его потенциальной энергии в верхней точке траектории движения, для расчётов могут быть использованы ещё две формулы.
Если известна максимальная высота, на которую поднимается тело, тогда можно определить максимальную скорость движения по формуле:
vmax=2⋅g⋅hmax−−−−−−−−−√ .
Если известна максимальная скорость движения тела, тогда можно определить максимальную высоту, на которую поднимается тело, брошенное вверх, по такой формуле:
hmax=v2max2g .
Видео: «Демонстрация изменения кинетической и потенциальной энергии тела при подвеса»
Чтобы отобразить преобразование энергии графически, можно использовать имитацию «Энергия в скейт-парке», в которой человек, катающийся на роликовой доске (скейтер) перемещается по рампе. Чтобы изобразить идеальный случай, предполагается, что не происходит потерь энергии в связи с трением. На рисунке показана рампа со скейтером, и далее на графике показана зависимость механической энергии от места положения скейтера на траектории.
3 (1).svg
На графике синей пунктирной линией показано изменение потенциальной энергии. В средней точке рампы потенциальная энергия равна нулю . Зелёной пунктирной линией показано изменение кинетической энергии. В верхних точках рампы кинетическая энергия равна нулю . Жёлто-зелёная линия изображает полную механическую энергию — сумму потенциальной и кинетической — в каждый момент движения и в каждой точке траектории. Как видно, она остаётся неизменной во всё время движения. Частота точек характеризует скорость движения — чем дальше точки расположены друг от друга, тем больше скорость движения.
4.svg
На графике видно, что значение потенциальной энергии в начальной точке совпадает со значением кинетической энергии в середине рампы.
В реальной ситуации всегда происходят потери энергии, так как часть энергии выделяется в виде тепла под влиянием сил трения и сопротивления.
Поэтому для того, чтобы автомобиль двигался с равномерной и неизменной скоростью, необходимо постоянно подводить дополнительную энергию, которая компенсировала бы энергетические потери.