Naslovna › Mala matura › Fizika
Zakon održanja energije i snaga
Fizika za malu maturu
Jedinica 6: Održanje energije i toplota
Podsetnik
Kinetička energija tela koje se kreće je Ek = m · v²/2, a potencijalna energija tela na visini h je Ep = m · g · h (g = 10 N/kg).
Zakon održanja mehaničke energije: bez trenja i otpora vazduha zbir Ek + Ep ostaje stalan; energija samo prelazi iz jednog oblika u drugi.
- Pri padu sa visine h sva potencijalna energija pređe u kinetičku: m · g · h = m · v²/2, pa je v² = 2 · g · h. Masa se skrati.
- Telo bačeno naviše brzinom v penje se dok mu sva kinetička energija ne pređe u potencijalnu: h = v² : (2 · g).
Primer: kamen padne sa visine 20 m, pa je v² = 2 · 10 m/s² · 20 m = 400 m²/s² i v = 20 m/s.
Zbog trenja deo mehaničke energije prelazi u unutrašnju energiju, pa se tela zagreju; energija ne nestaje.
Snaga je rad u jedinici vremena: P = A/t, u vatima (1 W = 1 J/s, 1 kW = 1.000 W). Pri penjanju čovek vrši rad A = m · g · h.
Koeficijent korisnog dejstva η = korisni rad : uloženi rad, u procentima. Primer: od 1.000 J uloženih motor iskoristi 700 J, pa je η = 0,7 = 70%.
Obnovljivi izvori energije se u prirodi stalno obnavljaju, a neobnovljivi su nastajali milionima godina i trošimo ih brže nego što nastaju.
Probaj zadatak
Zadatak 1
Klatno se njiše bez otpora vazduha. U krajnjem položaju ono za trenutak miruje, ali njegova mehanička energija tada nije jednaka nuli.
- Tačno
- Netačno
Prikaži rešenje
Tačan odgovor: Tačno
Tačno. U krajnjem položaju kinetička energija klatna je nula, ali je klatno tada najviše, pa mu je potencijalna energija najveća (Ep = m · g · h). Mehanička energija je zbir Ek i Ep i tokom njihanja ostaje stalna, samo prelazi iz jednog oblika u drugi.
Zadatak 2
Radniku na vrhu građevinskog krana, na visini 80 m, ispadne mali šraf. Kolikom brzinom šraf udari u tlo ako se otpor vazduha zanemaruje? Uzmi g = 10 m/s². Upiši samo broj (u m/s).
Upiši broj (u m/s)
Prikaži rešenje
Tačan odgovor: 40
Potencijalna energija na vrhu pretvara se u kinetičku pri tlu: m · g · h = m · v²/2. Masa se skrati, pa je v² = 2 · g · h = 2 · 10 m/s² · 80 m = 1.600 m²/s², odakle je v = 40 m/s. Česta greška je zaboraviti kvadratni koren i upisati 1.600.