Механическая работа и мощность, кинетическая и потенциальная энергия, закон сохранения механической энергии: ЕГЭ по физике
Тема охватывает понятия механической работы, мощности, кинетической и потенциальной энергии, а также закон сохранения механической энергии. Необходимо уметь вычислять работу постоянной силы, мощность, кинетическую энергию движущегося тела, потенциальную энергию тела в поле тяжести и упруго…
Что нужно знать
- Механическая работа постоянной силы: A = F·s·cosα, где α — угол между вектором силы и вектором перемещения. Работа может быть положительной, отрицательной или равной нулю.
- Мощность — быстрота совершения работы: N = A/t. Для равномерного движения N = F·v·cosα.
- Кинетическая энергия материальной точки: Ek = mv²/2. Теорема о кинетической энергии: изменение кинетической энергии равно работе всех сил, действующих на тело.
- Потенциальная энергия тела в однородном поле тяжести: Ep = mgh, где h — высота над выбранным нулевым уровнем.
- Потенциальная энергия упруго деформированной пружины: Ep = kx²/2, где x — удлинение пружины.
- Закон сохранения механической энергии: если в системе действуют только консервативные силы (сила тяжести, сила упругости), то полная механическая энергия сохраняется: Ek1 + Ep1 = Ek2 + Ep2.
Термины и понятия
- Механическая работа: скалярная физическая величина, равная произведению модуля силы на модуль перемещения и на косинус угла между ними: A =…
- Мощность: скалярная физическая величина, равная отношению работы ко времени, за которое она совершена: N = A/t.
- Кинетическая энергия: энергия, которой обладает тело вследствие своего движения; для материальной точки Ek = mv²/2.
- Потенциальная энергия: энергия, обусловленная взаимодействием тел или частей тела и их взаимным расположением; для тела в поле тяжести Ep =…
- Консервативные силы: силы, работа которых не зависит от формы траектории и по замкнутой траектории равна нулю (сила тяжести, сила…
- Неконсервативные (диссипативные) силы: силы, работа которых зависит от траектории и приводит к переходу механической энергии в другие виды…
- Полная механическая энергия: сумма кинетической и потенциальной энергий тела (или системы тел): E = Ek + Ep.
- Закон сохранения механической энергии: полная механическая энергия замкнутой системы тел, взаимодействующих только консервативными силами…
Частые ошибки
- Неправильный выбор угла α в формуле работы: путают угол между силой и перемещением с углом между силой и горизонтом.
- Забывают, что работа силы, перпендикулярной перемещению (например, силы нормальной реакции при движении по горизонтали), равна нулю.
- Ошибки со знаком работы: сила трения совершает отрицательную работу, сила тяжести при падении — положительную, при подъёме — отрицательную.
- Неправильное определение нулевого уровня потенциальной энергии: в задачах его нужно выбирать так, чтобы упростить решение, и помнить, что Ep зависит от выбора уровня.
Как пройти тему
В курсе «Физика» тема «Механическая работа и мощность, кинетическая и потенциальная энергия, закон сохранения механической энергии» занимает 2 занятия по 40 минут: репетитор объясняет материал, задаёт вопросы как на экзамене, разбирает ваши ответы и в конце ставит оценку. Это обзор темы, полный разбор — в занятии. ИИ может ошибаться: проверяйте важное по учебнику. Занятия не заменяют живого репетитора и не гарантируют результат на экзамене.
Начать бесплатноОткрыть курсДругие темы раздела
- Кинематика: равномерное прямолинейное движение, скорость, перемещение, путь
- Кинематика: равноускоренное прямолинейное движение, ускорение, графики зависимости кинематических величин от времени
- Кинематика: свободное падение тел, движение тела, брошенного вертикально и под углом к горизонту
- Кинематика: равномерное движение по окружности, линейная и угловая скорость, центростремительное ускорение
- Динамика: законы Ньютона, инерциальные системы отсчёта, принцип относительности Галилея
- Динамика: сила, масса, сложение сил, сила упругости и закон Гука
← Предыдущая тема: Импульс тела и импульс силы, закон сохранения импульса, реактивное движение
Следующая тема: Механические колебания: гармонические колебания, период, частота, амплитуда, фаза, математический и пружинный маятники