Twój Heksan

Może już zauważyliście, że przy przesunięciu (wykonaniu pracy) tej samej masy po różnym torze lub w różnych warunkach, potrzebna jest inna siła. Człowiek na przestrzeni wieków wymyśla różne warunki, aby wykonując tą samą pracę, włożyć jak najmniejszą siłę. W tym celu wykorzystuje się tzw. maszyny proste . Są to proste urządzenia ułatwiające wykonanie pracy przez zastąpienie jednej siły inną, o mniejszej wartości, kierunku, zwrocie i punkcie przyłożenia lub zmienionej przynajmniej jednej z tych cech. Poniżej znajdują się przykłady maszyn prostych wraz z rozrysowanymi siłami oraz informacjami potencjalnie potrzebnymi do zadań: Do grupy maszyn prostych zaliczamy m.in. dźwignie jednostronną oraz dwustronną, kołowrót, śrubę, klin, równię pochyłą (która została omówiona w poprzednich postach), krążki ruchome i nieruchome, wielokrążki oraz przekładnie zębate i łańcuchowe. Wielokrążki stosowane są jako samodzielne proste mechanizmy oraz jego elementy mechanizmów złożonych, np.

Zadania: Zad 1. Jaki jest związek pomiędzy momentem pędu (krętem), a energią wirującego ciała? Zad 2. Znając energię kinetyczną wirującej bryły sztywnej E oraz moment bezwładności bryły I oblicz moment pędu bryły sztywnej L. Zad 3. Oblicz energię kinetyczną toczących się bez poślizgu brył (m = 1 kg, V = 10 m/s): a) walca; b) kuli; c) cienkiej obręczy. Zad 4. Z równi pochyłej o kącie nachylenia alfa zsuwa się bez tarcia prostopadłościan i stacza bez poślizgu walec. Które z tych ciał pierwsze osiągnie podstawę równi? Zad 5. W górę równi pochyłej o kącie nachylenia 30 stopni wtacza się bez poślizgu kula, która u podstawy równi ma szybkość V 0 = 10 m/s. Oblicz drogę, jaką przebędzie wzdłuż równi kula do chwili zatrzymania się. Zad 6. W górę równi pochyłej wtacza się kula i walec, które u podstawy równi mają tę samą szybkość. Która z brył wtoczy się wyżej? Zad 7. Dwa walce o jednakowych masach toczą się z tymi samymi szybkościami. Promień jedneg

Wiele wielkości w ruchu obrotowym ma swoje odzwierciedlenie w ruchu postępowym. Większość zasad tj. zasada zachowania energii czy zasada zachowania pędu funkcjonują również w ruchu obrotowym, jedynie pod zmienioną postacią. Pierwsza Zasada Dynamiki : Jeżeli suma momentów sił działających na bryłę sztywną, czyli wypadkowy moment siły względem wybranej osi obrotu, jest równa zeru, to bryła pozostaje w spoczynku lub jest w ruchu obrotowym ze stałą prędkością kątową wokół tej osi. Druga Zasada Dynamiki: Jeżeli wypadkowy moment sił działających na bryłę jest różny od zera, to bryła jest w ruchu obrotowym z przyśpieszeniem kątowym wprost proporcjonalnym do wypadkowego momentu siły, i odwrotnie proporcjonalnym do momentu bezwładności bryły. Zasada Zachowania Momentu Pędu - Krętu: Jeżeli wypadkowy moment sił jest równy zeru, to moment pędu bryły nie ulegnie zmianie. Jeżeli moment siły jest zerowy, to znaczy że moment pędu jest stały. Jeżeli jest możliwa zmiana momentu bezwła

W poprzednich rozdziałach przy omawianiu ruchu ciał, upraszczaliśmy je do punktu materialnego bez względu na to jak wielkie czy zróżnicowane były. Upraszczaliśmy zarówno człowieka, bloczek jak i samochód. W niektórych przypadkach jednak bardzo wiele zależy od kształtu i rozłożenia masy przedmiotu. Na przykład kartka o powierzchni 300 centymetrów sześciennych i masie 10 g spadnie na ziemie wolniej niż masa o powierzchni 10 centymetrów sześciennych i masie 1 kg. Wiemy to intuicyjnie. Tak samo jest podczas toczenia się przedmiotów czy obracania się ich. Takie przedmioty nazywamy bryłą sztywną . Przyjmujemy, że bryła sztywna obraca się wokół wybranej ustalonej osi (możemy ją sobie dowolnie dobrać). Każdy punkt bryły sztywnej z wyjątkiem punktów leżących na osi obrotu porusza się po okręgu w płaszczyźnie prostopadłej do osi obrotu . Środki wszystkich okręgów leżą na osi obrotu. Promienie wodzące wszystkich punktów bryły w tym samym przedziale czasu zakreślają te same kąty, zatem

Różne rodzaje energii można zamienić na pracę (zarówno teoretycznie jak i praktycznie). Przykładem takiej zamiany jest młyn wodny, który wykorzystuje pęd wody spadającej z wysokości. Podczas takich przekształceń występują straty energii. Zatem energia otrzymana jest zawsze mniejsza od włożonej. Straty występują bez względu na to, jakie rodzaje energii są zamieniane na pracę. O tym, jak duża część włożonej energii jest rozproszona do otoczenia, mówi wielkość zwana sprawnością urządzenia : Sprawność urządzenia wykonującego pracę wyraża stosunek energii zamienionej na pracę do całkowitej energii dostarczonej do urządzenia. Dzieląc licznik i mianownik przez czas, otrzymujemy: Zadania: Zad 1. Jaka jest sprawność silnika o mocy 2,5 kW, jeżeli w ciągu 20 min wykonuje pracę 0,48 MJ? Zad 2. Oblicz wartość pracy wykonywanej w ciągu 2 godzin przez urządzenie o mocy 2 kW i sprawności 60%.    Więcej zadań ze sprawnością w rozdziale III. Heksan Team

Teoria odnośnie poniższych zadań znajduje się w poprzednich postach, możesz się do nich przenieść wyszukując je w naszych postach bądź też klikając w linki poniżej: dd ddd ddd Zadania: Zad 1. Jaką szybkość końcową osiągnie ciało rzucone z wysokości h pionowo w dół z szybkością V 0 ? Zad 2. Oblicz, korzystając z zasady zachowania energii, na jaką maksymalną wysokość wzniesie się ciało rzucane z szybkością V 0 = 10 m/s pod kątem 30 stopni do poziomu. Więcej o rzucie ukośnym znajdziesz tutaj -> fffff Zad 3. Oblicz, korzystając z zmiany energii kinetycznej na pracę, drogę, jaką przebędzie łyżwiarz do chwili zatrzymania się, jeżeli jego szybkość początkowa wynosi 10 m/s, a współczynnik tarcia jest równy 0,04.  Zad 4. Po okręgu, w płaszczyźnie pionowej, wiruje odważnik przywiązany do linki o długości 0,75. Kiedy odważnik znajdzie się w najwyższym punkcie okręgu, linka nie jest napięta. Oblicz szybkość odważnika w najniższym punkcie zataczanego okręgu.