KURZUS: Mérnöki fizika

MODUL: Tömegpontok mechanikája

3. lecke: A munka és az energia

A munka és az energia

A jegyzet feldolgozandó fejezetei:

  • A munka és az energia (és alfejezetei)

Tanulási célok:

A lecke anyagának feldolgozása után Ön képes lesz:

  • A munka fogalmát a fizika szóhasználata szerint meghatározni.
  • Az erő és az elmozdulás különféle egymáshoz képesti helyzeteinek függvényében a munka előjelét és nagyságát helyesen megállapítani.
  • Görbe vonalú mozgás esetén az össz munka szemléletes jelentését elmondani.
  • A munkatétel levezetését megérteni, megállapítani, milyen körülmények között alkalmazható a végeredmény és egyszerű számítási feladatokat megoldani.
  • Megfogalmazni, mit értünk mozgási energia alatt.
  • Meghatározni a potenciális energia fogalmát, a mechanikai energiamegmaradás törvényének levezetését megérteni.
  • A mechanikai energiamegmaradás törvényét alkalmazni számítási feladatokban.

Támpontok a tanuláshoz

A munka fogalma a fizikában alapvető fontosságú, ezért pontos megértése elengedhetetlen. Fordítson a lecke elején külön figyelmet az erő és elmozdulás különböző relatív helyzetében a munka nagyságának és előjelének megértésére. (Tehát hogy pl. merőleges erő és elmozdulás esetén a munkavégzés 0, ha a bezárt szög tompaszög, a munkavégzés negatív, stb.)

A görbe vonalú mozgás esetén a kis munkavégzések összegzésének elvét a jegyzet alapján meg tudja érteni, de ez a téma matematikailag túlmegy a lehetőségeken, ezért számolási példák görbe vonalú mozgás esetére nem lesznek.

A munkatétel levezetését csak az alapgondolat megértésének szintjéig kell feldolgozni, nem kell tudni reprodukálni a levezetés részleteit. A végeredményt viszont tudni kell értelmezni és alkalmazni. Fontos, hogy az előjeleket ezen meggondolások közben jól használja; ne feledje, hogy a munkavégzés akkor pozitív, ha a testen végezzük a munkát, annak növeljük az energiáját. Vegye észre, hogy a levezetés közben a mozgási energia fogalma is felmerül.

Ha jól megértette az előzőeket, a potenciális energia fogalma már könnyen érthetővé válik. Ezért ha a potenciális energiáról szóló rész feldolgozásánál nehézségei akadnak, vegye elő újra a munkatételről szóló részt.

Ez a lecke elsősorban a munkával és energiával kapcsolatos fogalmak megértését szolgálja. A következő lecke fogja a gyakorlati életben fontosabb erőfajtákat tárgyalni, így összetettebb számolási példák ott lesznek.

Ellenőrző kérdések
1. Mikor számíthatjuk ki a munkát a W=F*s képlettel? (vektorjelek nincsenek!)
Ha az erő és az elmozdulás egymással szöget zár be.
Ha az erő és az elmozdulás egy egyenesbe esik.
Ha az erő és az elmozdulás egymásra merőleges.
Mindig kiszámítható az erő ezzel a képlettel.
2. Az alábbiak közül melyik esetben negatív a nehézségi erő munkája?
Ha vízszintesen arrébb tolunk egy széket.
Ha leveszünk a polcról egy dobozt.
Ha vízszintes úton gyorsul egy kocsi.
Ha a padlóról felemelünk az asztalra egy ládát.
3. Az alábbi erők közül melyik nem potenciálos erő?
A súrlódási erő.
A gravitációs erő.
A Coulomb erő.
A rugalmas erő.
4. Egy 20 g tömegű lövedék 400 m/s sebességgel fába csapódva azon áthalad. Eközben sebessége 100 m/s-ra csökken. Mekkora munkát végzett a fékezőerő?
-234 J.
2000 J.
129 J.
-1500 J.
5. 1200 kg tömegű testet 2400 N erő gyorsít egyenes vonalú pályán 8 s-ig. Mekkora a mozgási energia a gyorsulás végén?
2,23*103 J.
200 000 J.
1,53*105 J.
129 J.