Пәнінен syllabus
Механикалық энергия және оның сақталу заңы
жүктеу/скачать 2.12 Mb. Pdf көрінісі
|
| 4.
Механикалық энергия және оның сақталу заңы Негізгі мектеп курсында оқушылар энергия туралы мағлұмат лды. Ал жалпы білім беретін мектептің жоғарғы сыныптарында оны одан ары дамытып және энергия ұғымын қалыптастыру қажет. Механикалық знергияның ең қарапайым түрі кинетикалық энергия. Ол барлық жағдайда (материялық нүкте үшін де) масса мен жылдамдықтың квадратының көбейтіндісімен анықталады. Потенциалдық энергия өзара әсерлесу күштеріне байланысты болғандықтан өрнегі өзгеріп отырады. Сондықтан да механикада энергия ұғымын кинетикалық энергиядан бастап қалыптастырған дұрыс. Кинетикалық энергия. Жұмыстың анықтамасын және Ньютонның екінші заңын пайдаланып материялық нүктеге әсер ететін кез келген күштің жұмысы кинетикалық эпергияның өзгерісіне , яғни өрнегіндегі жылдамдықтың өзгерісіне тең екенін көрсету қиын емес. Кинетикалық энергия үшін күштің қай түрі болса да, ауырлық күші ме, серпімділік күші ме, үйкеліс күші ме бәрі бір. Егерде күш жұмысы оң болса (А > 0) кинетикалық энергия артады ( ), теріс болса (А < 0) кинетикалық энергия кемиді( ). Жүйенің кинетикалық энергиясы, осы жүйеге кіретін денелердің кинетикалық энергияларының қосындысына тең болады. Кинетикалық энергия жұмыс сияқты санақ жүйесіне байланысты болады. Потенциалдық энергия. Механикада энергияның бұл түрін қарастырғанда оқушылар оның кем дегенде екі дененің өзара әсеріне байланысты өзгеретінін білулері қажет. Біріншіден – мұғалім оқушыларда потенциалдық энергия ұғымын қалыптастырғанда потенциалдық энергия денелер жүйесіне байланысты екеңдігін ескеруі керек. Екіншіден оқушылардың негізгі мектепте алған потенциалдық энергия үғымын кеңейтіп, тек қана Жер бетінен жоғары орналасқан денелердің ғана емес, серпімді деформацияланган денелердің де потенциадцық энергиясы болатынын көрсетіп, өрнегі беріледі. Үшіншіден – денелер жүйесінің нөлдік деңгейін анықтау өз қалауымызша алынатынын ескерту қажет. Потенциалдық энергия осы нөлдік деңгейді таңдауымызға байланысты болады. Потенциалдық энергияны анықтаудағы нөлдік деңгей үғымын енгізу әдістемесін қарастырайық. Мұнда мынандай маңызды кезеңдерді көрсетуге болады. 1. Потенциалдық энергияның өзін емес өзгерісін анықтайды. Мысалы: Жер бетіне жақын маңдағы ауырлық күші үшін: мүвдағы һ 1 және һ 2 дененің жерден бастапқы және соңғы күйлерінің биіктігі. Деформацияланған серіппенің потенциалдық энергиясының өзгерісі Мұндағы — серпімділік коэффиценті, және серіппенің бастапқы және соңғы деформациясы. Жұмыс энергияның өзін емес өзгерісін анықтайды, сондықтан да энергияның өзгерісінің ғана физикалық мағынасы бар. Осыдан барып жүйенің потенциаддық энергиясы нөлге тең деңгейі ерікті түрде таңдап алынады. 2. Жүйенің нөлдік деңгейіне көбінесе потенциаяық энергиясы аз болатын күйін таңдайды. Оқушыларға мысалдар арқылы потенциалдық энергия бастапқы санақ денесін таңдауға байланысты екенін, ал нөлдік деңгейді тавдау энергияның өзгерісіне әсер етпейтінін көрсету керек. Потенциаддық энергия инерциалды санақ жүйелерін таңдауға байланысты емес, себебі ол өзара әсерлесуші денелердің арасындағы қашықтыққа байланысты функция болып табылады. Кинетикалық және потенциалдық энергия үғымын бекіту үшін есептер шығарылады. Бұл жаттығу немесе практикалық сипаттағы есептер болуы мүмкін. Мысалы тежелу жолын анықтауға арналған. Оқушылар сыртқы күштер тек кинетикалық энергияны өзгертетінін, ал өзара әсерлесу – потенциалдық энергияны -өзгертпейтінін түсіне бермейді. Потенциалдық энергияның өзгерісі өзара әсерлесуші күштің (ішкі күш) істеген жұмысымен анықталады. Осы қарастырғандардан барып істелген жұмыстың есебінен кинетикалық энергия артқанда потенциалдық энергия кемиді (және керісінше), яғни тұйық жүйеде энергияның сақталу заңы орындалады. Үйкеліс күші әсер еткендегі энергияның сақталу заңын міндетгі түрде қарастыру керек. Бұл кезде үйкеліс күшінің жұмысы жүйенің кинетикалық энергиясын азайтады. Соған қарамай үйкеліс күшінің әсерінен потенциалдық энергия артпайды, тартылыс және серпімділік күштерінің (консервативтік күштер) жағдайындағыдай. Себебі үйкеліс күші өзара әсерлесетін денелердің ара қашықтығына емес, олардың салыстырмалы жылдамдығына байланысты. Бұл күштің жұмысы оның кеңістіктегі алатын бастапқы немесе соңғы орындарына емес, траекториясына байланысты. жүктеу/скачать 2.12 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|