ऊर्जा। गतिज ऊर्जा
पाठ का उद्देश्य:छात्रों को ऊर्जा, गतिज ऊर्जा और इसकी माप की इकाइयों की अवधारणा को जानना चाहिए।
पाठ प्रकार:संयुक्त।
नई सामग्री सीखने की योजना।
1. शरीर की गतिज ऊर्जा और माप की इकाई की अवधारणा।
2. गतिज ऊर्जा पर प्रमेय।
3. कार की रुकने की दूरी की गणना।
कक्षाओं के दौरान
मैं . संगठन पल
अनुपस्थित लोगों से पूछताछ करना, गृहकार्य की जाँच करना।
द्वितीय . द स्टडी नयासामग्री।
ऊर्जा
1. ऊर्जा की अवधारणा
यदि कोई पिंड या पिंडों की प्रणाली काम कर सकती है, तो उन्हें ऊर्जा कहा जाता है।
यांत्रिकी में ऊर्जा प्रणाली की स्थिति द्वारा निर्धारित मात्रा है - निकायों की स्थिति और उनके वेग; एक राज्य से दूसरे राज्य में एक प्रणाली के संक्रमण के दौरान ऊर्जा की माप बाहरी बलों के काम के बराबर होती है।
1. शरीर की गतिज ऊर्जा और माप की इकाई की अवधारणा।
गतिज ऊर्जापिंड - एक अदिश भौतिक मात्रा जो पिंड के द्रव्यमान के आधे गुणनफल और उसकी गति के वर्ग के बराबर होती है:
.कार्य की तरह गतिज ऊर्जा को जूल (J) में मापा जाता है। गतिज ऊर्जा शरीर की गति पर निर्भर करती है, इसलिए इसका मूल्य संदर्भ फ्रेम की पसंद पर निर्भर करता है।
2. गतिज ऊर्जा पर प्रमेय।
आइए हम एक भौतिक मात्रा को परिभाषित करें जो काम पूरा होने पर बदल जाती है। इसके लिए द्रव्यमान वाले पिंड की गति पर विचार करें टी,जिसकी गति गति के साथ बढ़ती है
इससे पहले और उस पर लागू सभी बलों के प्रभाव में। परिणामी का कार्य निरंतर ताकतविस्थापन के साथ दिशा में मेल खाने के बराबर है लेकिन = एफ ∆ एक्स . इसलिये एफ = टा,, फिर । याइस सूत्र को गतिज ऊर्जा प्रमेय कहा जाता है, जहाँ
में गतिज ऊर्जा है प्रारंभिक क्षणसमय।शरीर की गतिज ऊर्जा में परिवर्तन सभी के कार्य के बराबर होता है शरीर पर कार्य करने वाले बल: E से -E k0 =ए.गतिज ऊर्जा प्रमेय समानता को कम कर देता है
3. कार की रुकने की दूरी की गणना।
प्रारंभिक गतिज ऊर्जा के साथ एक पिंड के मंदी के मामले में ई k0
, रुकने तक ( वी= 0, 0), गतिज ऊर्जा प्रमेय को इस प्रकार दर्शाया जाना चाहिए
हमे पता करने दें ब्रेकिंग दूरीएक कार उसके द्वारा तय की गई दूरी है जब तक कि वह पूरी तरह से रुक नहीं जाती। ब्रेक लगाने की प्रक्रिया में, गुरुत्वाकर्षण बल, समर्थन की प्रतिक्रिया बल और घर्षण बल कार पर कार्य करते हैं। गुरुत्वाकर्षण बल और समर्थन की प्रतिक्रिया बल कार की गति के लंबवत निर्देशित होते हैं, इसलिए उनका कार्य शून्य होता है। इसका अर्थ है कि सभी बलों का कुल कार्य फिसलने वाले घर्षण बल के कार्य के बराबर होता है। यह देखते हुए कि बल विस्थापन के विपरीत निर्देशित है मैंऔर क्या एफटीआर = μ एन , पाना लेकिन = लेकिनटीआर = - µ एमजीएलई
विषय 2. ऊर्जा और ऊर्जा संसाधन
एक व्यक्ति लगातार ऊर्जा की अवधारणा का सामना करता है और कभी-कभी इसके बारे में नहीं सोचता है। गहरी समझ. ऊर्जा को एक सामान्य मात्रात्मक माप के रूप में परिभाषित किया गया है विभिन्न रूपपदार्थ की गति। आंदोलन के विभिन्न रूपों के अनुसार, वे यांत्रिक, थर्मल, विद्युत, परमाणु, रासायनिक और अन्य प्रकार की ऊर्जा के बीच अंतर करते हैं।
एम.वी. द्वारा खोजे गए संरक्षण कानून के अनुसार। लोमोनोसोव के अनुसार, ऊर्जा नष्ट नहीं होती है, बल्कि संग्रहीत और अन्य प्रकार की ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है।
इसलिए, ऊर्जा वह कोर है जो सभी प्रक्रियाओं और घटनाओं को एक साथ बांधती है। भौतिक संसार. ऊर्जा सुविधाओं के लिए, प्रत्येक चरण में सत्यापन के साथ ऊर्जा रूपांतरण प्रक्रियाओं का अध्ययन करने के लिए ऊर्जा विश्लेषण मुख्य उपकरण है। तकनीकी प्रक्रियाऊर्जा संतुलन की स्थिति की पूर्ति। परिवर्तन की प्रक्रिया में, ऊर्जा का हिस्सा अपना रूप बदल सकता है, जो अक्सर मात्रात्मक लेखांकन और संतुलन जांच को जटिल बनाता है।
इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग के विकास की शुरुआत में ऊर्जा मापन की जरूरत थी जिसने सक्रिय चर्चा को प्रेरित किया अंतरराष्ट्रीय प्रदर्शनियांलंदन में 1851 और पेरिस में 1855 में पेश करने की आवश्यकता एकीकृत प्रणालीउपाय और वजन। 1881 में आयोजित आई इंटरनेशनल कांग्रेस ऑफ इलेक्ट्रीशियन में, एक परियोजना प्रस्तावित की गई थी पूरा सिस्टमसीजीएस इकाइयाँ, जो लंबाई की एक इकाई के रूप में सेंटीमीटर, द्रव्यमान की एक इकाई के रूप में ग्राम और समय की एक इकाई के रूप में दूसरी पर आधारित थीं। लेकिन इंजीनियरिंग गणना में इस प्रणाली के उपयोग ने छोटेपन के कारण कुछ कठिनाइयाँ पैदा कीं बुनियादी इकाइयाँ. 1918 में फ्रांस में, और 1927 में USSR में, मीटर, टन और सेकंड के आधार पर इकाइयों की MTS प्रणाली को अपनाया गया था। हालांकि, यह असुविधाजनक निकला, लेकिन पहले से ही दूसरे चरम के कारण।
अक्टूबर 1960 में, वजन और माप पर XI जनरल कॉन्फ्रेंस ने इकाइयों की एक एकीकृत प्रणाली के मसौदे को मंजूरी दी, जिस पर 1954 से एक विशेष आयोग काम कर रहा था। इस प्रणाली को इंटरनेशनल सिस्टम ऑफ यूनिट्स (SI) के रूप में जाना जाने लगा। 1961 में, USSR ने GOST 9867-61 "इकाइयों की अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली" को मंजूरी दी, जिसने विज्ञान, प्रौद्योगिकी, शिक्षा और राष्ट्रीय अर्थव्यवस्था के सभी क्षेत्रों में SI इकाइयों के पसंदीदा उपयोग की स्थापना की।
मूल SI इकाइयाँ निम्नलिखित सात इकाइयाँ हैं: लंबाई - मीटर, द्रव्यमान - किलोग्राम, समय - सेकंड, बल विद्युत प्रवाह- एम्पीयर, तापमान - केल्विन, पदार्थ की मात्रा - तिल, चमकदार तीव्रता - कैंडेला।
बुनियादी इकाइयों के अलावा, एसआई परिचय देता है बड़ी संख्याविज्ञान और प्रौद्योगिकी की शाखाओं द्वारा निर्धारित व्युत्पन्न मात्राएँ। तालिका में नीचे। 3 व्युत्पन्न SI इकाइयों को दर्शाता है जिनका उपयोग इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में किया जाता है।
इस प्रकार, विभिन्न प्रकार की ऊर्जा के बावजूद, इन सभी को जूल में मापा जाता है। के लिये यांत्रिक कार्यउदाहरण के लिए, एक जूल एक मीटर के पथ पर बल की एक इकाई द्वारा किए गए कार्य से निर्धारित होता है, अर्थात। 1 जे = 1 एन 1 मी।
SI व्युत्पन्न इकाइयाँ तालिका 3
प्रारंभिक कानून गति का संरक्षण, जिसमें कहा गया है कि सभी पिंडों (या कणों) के संवेग का सदिश योग बंद प्रणालीएक स्थिर मान है, यह दर्शाता है कि निकायों की यांत्रिक गति का एक मात्रात्मक माप होता है जो निकायों के किसी भी अंतःक्रिया के दौरान संरक्षित होता है। यह उपाय गति है। हालांकि, केवल इस कानून की मदद से नहीं दे पाएंगे पूरी व्याख्यागति और निकायों की बातचीत के सभी नियम।
एक उदाहरण पर विचार करें।आराम से 9 ग्राम की गोली बिल्कुल हानिरहित है। लेकिन शॉट के दौरान किसी बाधा के संपर्क में आने पर गोली उसे विकृत कर देती है। जाहिर सी बात है कि इस तरह विनाशकारी प्रभावइस तथ्य के परिणामस्वरूप प्राप्त किया जाता है कि गोली में एक विशेष ऊर्जा होती है।
आइए एक और उदाहरण पर विचार करें।दो समान प्लास्टिसिन गेंदें समान गति से एक-दूसरे की ओर बढ़ती हैं। जब वे टकराते हैं, तो वे रुक जाते हैं और एक शरीर में विलीन हो जाते हैं।
टक्कर से पहले और टक्कर के बाद गेंदों के संवेग का योग समान और शून्य के बराबर होता है, संवेग संरक्षण नियम संतुष्ट होता है। आंदोलन की गति में बदलाव को छोड़कर, जब वे टकराते हैं तो प्लास्टिसिन गेंदों का क्या होता है? गेंदें ख़राब हो जाती हैं और गर्म हो जाती हैं।
टक्कर के दौरान पिंडों के तापमान में वृद्धि देखी जा सकती है, उदाहरण के लिए, जब एक हथौड़ा सीसा या तांबे की छड़ से टकराता है। शरीर के तापमान में बदलाव अराजक की दरों में बदलाव का संकेत देता है तापीय गतिपरमाणु जो शरीर का निर्माण करते हैं। नतीजतन, यांत्रिक गति बिना किसी निशान के गायब नहीं हुई, यह पदार्थ की गति के दूसरे रूप में बदल गई।
आइए उस प्रश्न पर वापस जाएं जो हमने ऊपर रखा था।क्या प्रकृति में पदार्थ की गति का कोई माप है जो गति के एक रूप के दूसरे रूप में किसी भी परिवर्तन के दौरान संरक्षित है? प्रयोगों और टिप्पणियों से पता चला है कि प्रकृति में गति का ऐसा माप मौजूद है। उन्होंने इसे ऊर्जा कहा।
ऊर्जाबुलाया भौतिक मात्रा, जो पदार्थ की गति के विभिन्न रूपों का एक मात्रात्मक माप है।
के लिये सटीक परिभाषाभौतिक मात्रा के रूप में ऊर्जा, अन्य मात्राओं के साथ इसके संबंध को खोजना, माप की एक इकाई चुनना और इसे मापने के तरीके खोजना आवश्यक है।
यांत्रिक ऊर्जाएक भौतिक मात्रा कहलाती है, जो एक मात्रात्मक माप है यांत्रिक गति.
भौतिकी में, अनुवाद यांत्रिक गति के इस तरह के मात्रात्मक माप के रूप में, जब यह गति के अन्य रूपों से उत्पन्न होता है या गति के अन्य रूपों में परिवर्तित हो जाता है, तो शरीर के द्रव्यमान के आधे उत्पाद के बराबर मूल्य और गति के वर्ग के बराबर होता है उसका प्रस्ताव स्वीकार किया जाता है। इस भौतिक मात्रा को कहा जाता है शरीर की गतिज ऊर्जाऔर पत्र के साथ चिह्नित है इसूचकांक के साथ प्रति:
ई के \u003d एमवी 2/2
चूंकि गति एक मात्रा है जो संदर्भ के फ्रेम की पसंद पर निर्भर करती है, शरीर की गतिज ऊर्जा का मूल्य संदर्भ के फ्रेम की पसंद पर निर्भर करता है।
गतिज ऊर्जा के बारे में एक प्रमेय है। "पिंड पर लागू परिणामी बल का कार्य उसकी गतिज ऊर्जा में परिवर्तन के बराबर है":
ए \u003d ई k2 -E k1
यह प्रमेय तब मान्य होगा जब शरीर एक स्थिर बल की क्रिया के तहत चलता है, और जब शरीर एक परिवर्तनशील बल की क्रिया के तहत चलता है, जिसकी दिशा गति की दिशा से मेल नहीं खाती है। गतिज ऊर्जा गति की ऊर्जा है। यह पता चला है, शरीर की गतिज ऊर्जाद्रव्यमान m गति v से गतिमान उस कार्य के बराबर है जो किसी पिंड पर आराम से लगाए गए बल को उसे यह गति देने के लिए करना चाहिए:
ए \u003d एमवी 2/2 \u003d ई टू
यदि शरीर v वेग से गति करता है, तो इसे पूर्ण रूप से रोकने के लिए कार्य करना होगा:
ए \u003d -एमवी 2/2 \u003d -ई टू
काम की प्रति यूनिट में अंतर्राष्ट्रीय प्रणालीबल द्वारा किए गए कार्य को स्वीकार करें 1 न्यूटनरास्ते मे 1 मीटरबल वेक्टर की दिशा में चलते समय। कार्य की इस इकाई को कहा जाता है जूल।
1 जे \u003d 1 किलो एम 2 / एस 2
चूंकि कार्य ऊर्जा में परिवर्तन के बराबर होता है, ऊर्जा को उसी इकाई में मापा जाता है जिसमें कार्य किया जाता है। ऊर्जा की इकाई में एसआई - 1 जे।
क्या आपका कोई प्रश्न है? क्या आप जानते हैं गतिज ऊर्जा क्या है?
ट्यूटर की मदद लेने के लिए - रजिस्टर करें।
पहला सबक मुफ्त है!
www.site, सामग्री की पूर्ण या आंशिक प्रतिलिपि के साथ, स्रोत के लिए एक लिंक की आवश्यकता है।
