Proiect la Fizica Gheorghe Anca Calin Mihaela Duican Madalina Nica Ioan 10B

O mica ipoteza!

Conservarea Energiei Mecanice Conservarea energiei mecanice are loc numai pentru corpurile aflate in campuri cosnervative de forte (gravitational, elastic). Conservarea energiei mecanice este valabila numai pentru corpurile izolate mecanic de exterior (care nu interactioneaza cu corpurile din jurul sau). Lege Energia mecanica a unui corp izolat de exterior si aflat in camp conservativ de forte se conserva, adica ramane constanta. Ef = Ei, unde Ei este energia initiala si Ef este energia finala E = Ec + Ep = ct

Tabelase! Fizica - Legi ale fizicii, Teoreme, Principii si postulate - definitii si explicatii Capitolul I Definitii&Marimi fizice&Unitati de masura Nr crt Marime fizica Definitie Formula/ Unitate de masura 1 Acceleratia centripeta Acp este rezultatul modificarii orientarii vectorului V tangentiala sub actiunea unor forte <a>si=m/s2 2 Acceleratia gravitationala Este un vector orientat in jos, spre centrul pamantului. -depinde de inaltime si de latitudine -este imprimata de forta de atractie G=mgh 3 Acceleratia punctului material Este o marime fizica vectoriala egala cu variatia vectorului viteza in unitatea de timp 4 Energia cinetica Energia cinetica este semiprodusul dintre masa corpului si patratul vitezei Este o marime de stare si o masura a miscarii -este relativa <Ec>SI=J 5 Energia potentiala Se defineste numai in campuri gravitationale si arata prin valoarea sa pozitia relativa a partilor componente ale sistemului -este relativa; este o marime de stare -prin conventie se considera Ep=o <Ep>SI=J 6 Forta centrifuga Fcf exista doar in SRN si impreuna cu Fcp ofera echilibru punctului material Fcf=-Fcp <Fcf>si=N 7 Forta centripeta Forta care mentine mobilul pe traiectoria circulara  

11 Forta tensiune Daca unui fir inextensibil legat de 2 corpuri I se apica o forta la unul din capete, aceasta se distribuie uniform in tot firul.Aceata forta se numeste tensiune.   12 Frecventa Este o marime fizica scalara, derivata egala cu numarul de rotatii complete efectuate de mobil in unitatea de timp 13 Greutatea Forta cu care un corp este atras de Pamant -poate fi definita ca fiind rezultanta fortelor gragitationale exercitate asupra corpului 8 Forta Coulomb Forta de interactiune dintre 2 corpuri incarcate cu sarcina electronica este direct proportionala cu modulul produsului sarcinilor corpului.   9 Forta elastica Este reactiunea fortei de deformare Este de doua tipuri:-de accelerare -de deformare(plastica/elastica) F=-K <K>si= 10 Forta de frecare Sunt fortele de contact ce apar ca raspuns al fortelor cu care corpurile actioneaza pe plan -sunt situate in planul de contact dintre corpuri si se opun miscarii relative a unui corp fata de celalat Ff=μN 16 Lucrul mecanic Este o marime fizica scalara egala cu produsul scalar dintre forta si deplasare <L>SI=N*m=J 17 Momentul cinetic J/s 18 Momentul fortei Este o marime fizica vectoriala egala cu produsul vectorial dintre vectorul de pozitie al fortei fata de punct si forta <MF(o)>=Nm≠J

Viteza punctului material 19 Puterea Lucrul mecanic efectuat in unitatea de timp <P>SI==w(wat) 20 Randamentul Este o marime fizica adimensionala, egala cu raportul dintre lucrul util si lucrul consumat Se exprima in procente marime adimensionala 21 Viteza punctului material Este un vector si anume raportul dintre vectorul deplasare si timpul total in care a avut loc aceasta deplasare 22 Viteza unghiulara Marime fizica vectoriala egala in modul cu unghiul descris de raza vectoare in unitatea de timp

Capitolul II Legi ale fizicii 1. Modulele componentelor unui vector pe axe perpendiculare sunt mai mici decat modulul fortie descompuse   2. Un corp (mobil) se afla in miscare daca isi schimba pozitia fata de alte corpuri considerate fixe 3. Un corp se afla in repaus daca nu isi schimba pozitia fata de alte corpuri considerate fixe 4. Legea lui Newton Orice particula din univers artage alta particula, considerate puncte materiale, cu o forta care este direct proportionala cu produsul maselor particulelor si invers proportionala cu patratul distantei dintre ele. vectorial: K-constanta universala gravitationala 5. Principiul relativitatii in mecanica clasica Legile fizicii sunt invariabile pentru orice sistem de referinta inerial. 6. Legile frecarii fortele de frecare la alunecare nu depind de aria suprafetei de contact dintre corpuri Fortele de frecare la alunecare sunt proportionale cu normala Ff=μN-nu se poate scrie vectorial 3.Suprafata reala de contact este mult mai mica decat cea aprenta, deoarece se face la nivel atomo-molecular 7. Legea lui Hook Forta elastica este reactiunea fortei deformatoare. 8. Legea miscarii x= x0 +vΔt x= x0+ v0Δt+ ½ aΔt2 9. Legea vitezei v= vo+ aΔt

10. Legea de conservare a energiei totale Energia mecanica totala a unui sistem izolat aflat in camp conservativ se conserva. Et1=Et2 11. Legea conservarii impulsului punctului material Impulsul punctului material se conserva 12. Legea conservarii impulsului unui sistem format din doua puncte materiale Variatia impulsului unui sistem de 2 puncte materiale izolat este 0 13. Legea de conservare a energiei la ciocniri Ec1+Ec2=Ec’+Q 14. Legea de conservare a impulsului la ciocniri 15. Legea de conservare a momentului cinetic Momentul cinetic al unui punct izolat se conserva. Capitolul III Teoreme   1.Teorema de variatie a energiei cinetice Variatia energiei cinetice a unui mobil care se misca fata de un Sri este egala cu lucrul mecanic al rezultantei fortelor ce actioneaza asupra lui in timpul acestei variatii 2.Teorema de variatie a energiei potentiale Variatia energiei potentiale a unui sistem izolat in care actioneaza forte conservative este egala cu lucrul mecanic efectuat de fortele campului luate cu semn contrar 3. Teorema de variatie a energiei mecanice totale ; Variatia energiei mecanice totale a unui sistem izolat aflat in camp sonservativ este 0

4. Teorema de variatie a impulsului Variatia impulsului unui sistem de 2 puncte matriale este egala cu impulsul fortelor exterioare ce actioneaza asupra sistemului in timpul acestei variatii. 5. Teorema de variatie a momentului cinetic Momentul fortiei fata de un punct este egal cu variatia momentului cinetic in unitatea de timp fata de acelasi punct. Capitolul IV Principii si postulate   Principiul inertiei Un corp isi pastreaza starea se MRU sau de repaus relativ atata timp cat asupra sa nu actioneaza alte corpuri care sa-I modifice starea Principiul interactiunii(fundamental) O forta ce actioneaza asupra unui corp ii imprima acestuia o acceleratie invers proportionala cu masa sa. Principiul actiunii si reactiunii Daca un corp actioneaza asupra altui corp cu o forta numita actiune, cel de-al doilea reactioneaza cu o forta egala in modul, dar de sens contrar numita reactiune. Postulatul lui Bohr(I) Starile energice ale atomului sunt stari stationare. Intr-o stare energica atomul nu absorbe si emite energie Postulatul lui Bohr(II) La trecerea dintr-o stare energica inalta atomul absorbe si cedeaza energie.

Hai sa ne distram citind,privind si gandind!

Lectia 1: Teorii si Terminologia de baza Energia cinetica In pagina de definire a lucrului mecanic L = F*d am gasit realatia: F*d = m*v2/2.  Nu ne-am ocupat de membrul doi al ecuatiei L = mv2/2 spre ai stabili o semnificatie. Pe distanta d din formula am luat in calcul o viteza medie vmed a obiectului care porneste din repaos. Ca si in cazul momentului aceasta marime ne propune o evaluare instantanee de miscare, care priveste de data asta diferenta de lucru mecanic efectuat pe distante diferite si nu diferente de impuls al fortei FΔt. Sa consideram df = Δd +di un spatiu in care avem initial deja efectuat lucru mecanic. ΔL = FΔd = F*df - F*di = Lf - Li = mv2/2 forta fiind aceeasi. Deci aceasta marime la viteza constanta evalueaza diferentele de lucru mecanic efectuate pe distante diferite. Se poate binenteles presupune si aici ca viteza v este media pe distanta (d - di) si nu pe d ca in prima simplificare a formulei. Dar daca forta se schimba? Ce se intimpla cind viteza este variabila? Pentru Lf = mvf2/2 si Li = mvi2/2 putem scrie mvf2/2 - mvi2/2 = mv2</2 deci avem o diferenta cantitativa in miscare dependenta de patratul vitezei fata de diferenta de moment dependenta direct proportional de viteza. Ei si ? La ce ne mai trebuie? Diferenta de moment era mvf - mvi = F*t = mv dar in acelasi timp avem si diferenta de marime  mvf2/2 - mvi2/2 = F*d = mv2/2. Se poate spune prin analogie cu impulsul fortei ca lucrul mecanic este este schimbarea acestei marimi, transformarea ei. Prin definitie spuneam despre lucru mecanic ca este efectul fortei pe o distanta. Acum putem spune ca este efectul transformarii marimii dependenta de patratul vitezei pe care o denumim "Energie cinetica", cinetica, adica in miscare. Notam energia cinetica cu Ec = mv2/2 si are aceleasi unitati de masura ca si lucrul mecanic denumiti jouli. In practica marimea a fost introdu-sa prin experimentarea transformarii energiei cinetice in caldura, Astfel s-a observat in miscarea obiectelor cresterea temperaturii lor odata cu pierderea cantitatii de miscare, relatia de echivalenta implicind energia cinetica Ec si nu momentul p. unde m = masa obiectului v = viteza obiectului

Verificati-va cunostintele In concluzie Energia cinetica este marimea fizica care caracterizeaza un obiect in miscare prin capacitatea de a se transforma in lucru mecanic direct proportional cu masa si patratul vitezei obiectului. Si in acest caz ecuatia este un ghid de gindire si apreciere a fenomenului miscarii corpurilor si a cauzelor diferentelor din miscarea acestora. Energia cinetica este o marime scalara fara orientare, complet descrisa prin modul. Se mai spune ca este o energie de miscare. Unitatea de masura este aceeasi ca si pentru Lucru mecanic. Verificati-va cunostintele   Foloseste definitia energiei cinetice sa rezolvi problemele urmatoare. 1. Determina energia cinetica a unui carucior de montagne-russe de 1000 kg care se misca cu viteza de 20.0 m/s. 2. Daca viteza caruciorului din problema anterioara creste de doua ori cum creste energia sa cinetica? 3. Acrobatul de circ plonjeaza in apa cu energia cinetica de 15 000 J avind masa de 50 kg. Care este viteza de intrare in apa? 4. Un automobil de 750 kg se misca cu 100 km/ora si are energia cinetica ~290 000 Joul. Care este energia lui la 50 km/ora?

Energia potentiala In multe cazuri un obiect pare sa se miste din repaos fara nici un motiv, adica fara sa fie actionat de o forta. Cazul cel mai des este cel al caderii corpurilor cind eliberat un obiect, desenul din dreapta, asa cum am aratat la definitia Lucrului mecanic in exercitiile prezentate, efectueaza lucrul mecanic datorat fortei gravitationale L = Fgrav*d unde d = h este de fapt inaltimea de cadere. De asemenea stim ca Fgrav = G = mg, notatii consacrate pentru forta gravitationala, si a = g pentru acceleratia datorata gravitatiei. Inlocuind cu aceste notatii avem L = mgh. Dar Fd = mv2/2 = mgh. Concluzionam ca si marimea "mgh" poate determina un lucru mecanic, si mai simplu se poate spune ca are capacitatea de a se transforma in lucru mecanic si o numim tot energie cu adjectivul "potentiala" cu semnificatia "energia care are potentialul sa...". Notam aceasta energie potentiala cu U = mgh si trebuie sa-i adaugam si adjectivul "gravitationala" Ugrav = mgh datorita prezentei fortei gravitationale. Un alt caz de aparitie neasteptata a miscarii a miscarii unui obiect este cel datorat fortei elastice sau de arc. Acest arc poate fi o coarda intinsa ca in desenul din dreapta dar si un resort comprimat sau destins conform desenului din pagina cu tipuri de forte. Daca avem in vedere ca forta care actioneaza are valoarea F = ±kx si forta medie, este Fmed = 0.5*kx cea care efectueaza lucru mecanic avem expresia L = Fmed*d unde d = x este extensia arcului. Inlocuind avem L = Uarc = 0.5kx2 expresia energiei potentiale elastice. Exista multe alte forme de energie potentiala datorate fortelor magnetice, electrice, etc.   

Exemple de energie potentiala gravitationala in aplicatii: Cele doua forme de energie potentiala prezentate anterior sint forme de energie potentiala mecanica, pentru ca au capacitatea de a efectua lucrul mecanic. Inseamna ca avea energia necesara pentru aceasta o energie potentiala este o energie stocata odata cu pozitia obiectului. Exemple de energie potentiala gravitationala in aplicatii: Pendulul este un exemplu, vezi si desenul alaturat, cu folosire la ceasuri si alte aparate de masurat. Pentru a determina mai usor energia potentiala gravitationala trebuie sa stabilim un punct unde aceasta are valoarea zero "0". Acesta este de obicei la suprafata pamintului, inaltimea zero. Arbitrar acesta poate fi suprafata mesei in laborator sau podeaua dupa cum avem interesul sa calculam posibilitatea transformarii acesteea in lucru mecanic. Desi exista o energie potentiala, chiar foarte mare, fata de centrul pamintului nu ma intereseaza din moment ce nu pot ajunge acolo, adica nu o pot folosi. Daca taiem firul pendulului de mai sus in pozitia 1, bila efectueaza lucrul mecanic L1-0 = U1 = mgh1, dar daca ne referim la lucrul mecanic efectuat de pendul la coborirea din pozitia 2 in pozitia 1 putem avea L2-1 = U2 - U1 = mg(h2-h1) = mgΔh unde putem sa consideram si U1 = 0 luind ca referinta cea mai de jos pozitie a pendulului, pozitia 1, h1 = 0. In acest cas energia lucrul mecanic L2-1 este acelasi pentru ca se refera tot la segmentul de deplasare Δh. Pozitia 2 cind lasi obiectul sa cada este pozitie initiala si 1 pozitie finala, dar daca am arunca obiectul in sus am avea invers 1 initiala si 2 finala. In functie de sistemul de referinta ales se schimba semnul matematic al lucrului mecanic "±", si avem ±L = Uf - Ui. Pentru Uarc este acelasi lucru in functie de pozitia capatului arcului sau mijlocului corzii fata de pozitia "0", x = 0. Hidrocentrala: este un exemplu de utilizare a energiei potentiale a acumularii de ape:

Apa vine de la inaltimea h a unui lac de acumulare si caderea ei provoaca generarea energiei electrice prin turbine si generator. Energia potentiala gravitationala totala ce poate fi transformata se calculeaza cu formula U = mapa*g*h, unde mapa este masa de apa din lacul de acumulare. Transformarea are loc treptat, prin debitul de apa care este permis prin conducata de aductiune la turbina. In acest caz avem m = ρV cu V = S*v volumul in m3/secunda, S aria conductei in m2 si v viteza de curgere a apei in m/s. Energia devine U = ρSvgh. Transformarea energiei potentiale U in energie cinetica Ec ne va da solutia privind valoarea ce se tranforma pe secunda din energia potentiala totala.     Verificati-va cunostintele Foloseste definitia energiei potentiale sa rezolvi problemele urmatoare.!. 1. O lada 3 kg de este trasa cu viteza constanta pe un plan inclinat in virf la inaltimea de 0.45 metri. Care este energia potentiala a lazii? 2. Daca o forta de 15.0 N este folosita sa traga lada din problema anterioara pe un plan inclinat pe distanta de 0.90 metri, care este lucrul mecanic efectuat? Comentarii: 1. Observati ca lucrul mecanic este acelasi la ridicarea pe verticala sau pe plan inclinat indiferent de unghi cum am mai intilnit la problema 3 si egal cu energia potentiala din virful planului. 2. Am comentat deja transformarea energiei potentiale in lucru mecanic chiar prin definiti

Energia mecanica In partea anterioara a Lectiei 1, s-a definit Lucrul mecanic efectuat de o forta ca deplasarea unui obiect sub actiunea ei pe o distanta. Am definit doua forme de energie, cinetica si potentiala, echivalente cu un lucru mecanic. Putem trage concluzia ca in general orice marime care se poate transforma si echivala cu un lucru mecanic, in final este o energie. Din acest punct de vedere pentru om si nevoile lui energia este foarte importanta pentru ca asigura miscarea materiei in general si nu numai efectuarea unui lucru mecanic sau deplasarea unui obiect. Din practica stim ca frecarea obiectului in mediu provoaca incalzire dar si ca incalzirea cea mai simpla a unui vas plin cu apa provoaca vibratii ale capacului si in final daca este mai mare caderea capacului  vasului. Incalzirea prin frecare, in timpul efectuarii unui lucru mecanic, provoaca o energie pe care o numim termica care se acumuleaza in obiect despre care spunem ca este cald. Invers energia termica a apei calde, chiar fierbinti, se transforma in lucrul mecanic perin deplasarea capacului. Dar pentru ca apa sa acumuleze energie termica o alta energie se transforma, cea rezultata din arderea unui combustibil: gaz, carbune, lemn, etc. Spunem despre aceste substanta care ard ca au energie chimica.  Energia chimica de ardere setransforma in energie termica. Spunem "de ardere" pentru ca exista si substante care la simplul contact cu alta elibereaza energia chimica in energie termica si multi stim asta despre var cu apa. Stiinta care se ocupa cu aceste transformari de energie proprii substantelor se numeste Chimie.   Energia chimica a acestor substante este acumulata intr-o perioada foarte mare de timp din energia solara transmisa pamintului si in prezent sub forma de energie luminoasa sau de radiatie cum este cunoscuta in Fizica. Se pare ca oamenii risipesc cu destula usurinta ceea ce natura a acumulat in milioane si milioane de ani.  Am prezentat aceste citeva referinte despre alte forme de energie pentru a arata ca cele definite de noi sint energii de miscare si/sau pozitie formind ceea ce noi denumim energie mecanica. Un automobil care se misca are energie cinetica iar daca se afla pe un drum care poate sa coboare are si energie potentiala. La o coborire cu o panta foarte mare automobilul poate capata o viteza asa de mare datorita energiei potentiale avute, mai mare decit energia cinetica pe care o poseda, astfel incit sa fie nevoie de frinare prin frecare.

O minge de fotbal aruncata are si energie cinetica de miscare cit si energie potentiala in functie de inaltimea la care se afla, in punctul cel mai inalt al traiectoriei sale avind numai energie potentiala pentru un timp foarte scurt, iar in momentul atingerii pamintului avind numai energie cinetica. Energia potentiala in prezenta gravitatiei este o energie potentiala mecanica. Energiile mecanice se transforma direct una in alta prin intermediul lucrului mecanic cu forte mecanice de arc sau gravitationale , spre deosebire de celelalte forme de energie care o fac cu alte tipuri de forte. Un obiect care poseda energie mecanica este capabil sa faca Lucru mecanic pentru ca exista forta care sa provoace deplasarea. Exemple practice de energii mecanice: 1. Berbecul pentru piloni este un obiect de masa foarte mare in care se acumuleaza energie potentiala prin ridicarea la inaltimea de care avem nevoie pentru a creea un lucru mecanic de deplasare a pilonului in pamint. Avantajul dispozitivului este ca se poate folosi o forta mica, chiar a omului, sa ridice berbecul cu un mecanism cu scripeti, dar intr-un timp mare, pentru a obtine U max. Eliberind firul aceasta se transforma in Ec max in momentul atingerii capului pilonului prin L1 si apoi Ec max se transforma in L2. Acum este evident ca prin impulsul fortei F*t sau al momentului nu am fi putut aprecia forta si energia necesara deplasarii pentru L1 si L2 si au fost necesare introducerea notiunilor de lucru mecanic si energie.  2. Un ciocan este un berbec in miniatura. Energia cinetica acumulata in rotirea bratului cu ciocanul a unui om  este transformata in lucrul mecanic de deplasare a cuiului in lemn. 3. O bila de popice are o masa apreciabila si cind este aruncata acumuleaza energie cinetica care determina lucrul mecanic al popicelor deplasate dupa lovire. . 4. Vintul care este un curent de aer  ce se deplaseaza pe orizontala datorita unei diferente de presiune intre doua regiuni are energie cinetica pe care o transmite paletelor centralelor eoliene de produs curent electric. Din cele prezentate am vazut ca energia mecanica pe care o are un obiect se regaseste simultan sub ambele ambele forme,energia cinetica datorita miscarii si energia potentiala datorita pozitiei.

Notam energia mecanica Emec si consideram un obiect care are toate formele de enrgie descrise pina acum. Emec va fi o suma a tuturor acestor energii: Emec = Ec + U Dar U = Ugrav + Uarc deci avem in final: Emec = Ec + Ugrav + Uarc Diagrama urmatoare arata energia mecanica suma a energiilor cinetica si potentiala in diferite faze ale unei miscari a schiorului pe o pirtie care permite si o saritura pe verticala. Energia mecanica totala a schiorului este suma energiilor cinetica si potentiala pentru oricare faza a miscarii. Despre egalitatea dintre energia schiorului la start si la sosire vom vorbi in Lectia 2 - Teorema conservarii energiei mecanice. O ilustrare a insumarii energiilor cinetice si potentiale se poate regasi si in urmatorul parcurs al unui carucior de montagne ruse. La fel ca si schiorul caruciorul are suma energiilor egala cu energia mecanica totala.

Lectia 2: Teorema conversiei Energie-Lucru mecanic Analiza fenomenelor de conservare a energiei mecanice Mai inainte s-a aratat relatia intre lucrul mecanic si schimbarea energiei mecanice. Fortele externe schimba energia mecanica totala  a obiectului. Daca actioneaza numai forte interne nu exista nici-o schimbare a valorii energiei mecanice totale si se spune ca energia este conservata sau constanta. Despre acest caz particular ne vom ocupa in continuareare. Expresia matematica generala a teoremei conversiei este: Eci + Ui ± Lextern = Ecf +Uf Daca actioneaza numai forte interne atunci lucrul mecanic datorat fortelor externe este nul: ± Lextern = 0. In acest caz ecuatia teoremei devine: Eci + Ui  = Ecf +Uf Intr-un sistem izolat energia mecanica se conserva. Energiile cinatica si potentiala se schimba intre ele dar suma lor energia mecanica ramine constanta.  Tendinta de conservare a energiei mecanice este observata cind nu apar forte externe sa efectueze lucru mecanic. Influenta aerului si a frecarii sint neglijate iar alte forte externe nu efectueaza lucru mecanic in cazul pendulului, vezi figura alaturata in dreapta.

Pendulul de mai sus se misca pe inaltime intre pozitiile A si B teorema comservarii fiind mv2/2 = mgh. Viteza v este in punctul B maxima si 0 in A. Variatiile energiei sint date in calculatorul urmator cu care putem opri pendulul simplu in orice pozitie. Acelesi lucru se poate face si cu calculatorul pendulului elastic vertical unde formula de calcul este mv2/2 = kx2/2. O justificare a reprezentarii sinusoidale a variatiilor de energie si a celorlalte marimi caracteristice pendulului o da si animatia altaurata. Un carucior in parcul de distractii pe montagne-russe functioneaza pe acelasi principiu al transformarii energiei mecanice. Lucrul mecanic este initial efectuat sa urce in punctul de plecare. Aici are o mare cantitate energie potentiala si practic energie cinetica zero. Daca se presupune ca pe traseul de cadere cu urcusuri mai mici nici-o forta externa nu efectueaza lucru mecanic (de exemplu frecarea) pina la punctul unde se aplica forta de ridicare in virf, atunci  energia mecanica totala  se conserva. Cind coboara si apoi cind urca energia potentiala se transforma in energie cinetica si enrgia cinetica in potentiala. Iata cum in absenta fortelor externe care efectueaza lucrul mecanic energia totala se conserva. Intr-o miscare mai complicata a aceluiasi carucior se conserva energia mecanica la valoarea initiala asa cum se arata si in urmatoarea animatie.  Desigur sa nu trebuie uitam de presupunerea facuta ca nu exista forte sa efectueze lucrul mecanic in exemplele prezentata. Presupunerea a fost necesara numai pentru a pune in evidenta conservarea energiei mecanice. In realitate exista forte de frecare, de rezistenta a aerului care incetinesc miscarea si de aceea trebuie intervenit cu forte externe aplicate care sa le compenseze, sa efectueze un lucru mecanic compensatoriu de anulare a lucrului mecanic negativ efectuat de fortele de frecare. Cind se calculeaza fortele necesare de aplicat se tine cont numai de fortele necesare compensarii nefiind necesare alte forte suplimentare datorita conservarii energiei mecanice existente in sistem. Acesta este de fapt este rolul tratarii separate a fenomenelor fizice pentru a usura calculele si a face predictii corecte privind evolutia unui fenomen fozic. Daca evolutia fenomenului fizic, in cazul de fata miscarea unor obiecte, nu este cea asteptata inseamna ca fie teoria cunoscuta nu este buna fie sau facut greseli in evaluarea marimilor componente. In acest fel sau perfectionat aplicarea unor teorii si sau descoperit teorii noi care de regula trebuie sa includa ca un caz particular teoriile vechi.

Eci + Ui ± Lextern = Ecf +Uf Exercitii din practica Daca este efectuat un lucru mecanic de o forta externa asupra unui obiect atunci energia mecanica totala a obiectului se schimba, iar daca lucrul mecanic este efectuat de forte interne atunci energia mecanica totala a obiectului ramine neschimbata. Relatia cantitativa este: Eci + Ui ± Lextern = Ecf +Uf Iata citeva aplicatii: Verificati-va cunostintele Foloseste teorema energiei mecanice sa rezolvi urmatoarele exercitii. Afla raspunsul din meniul saritor. 1. Sa luam doua caderi  fara frecare ale mingiei ca in diagramele A si B de mai jos. Indica in fie care caz ce tip de forta efectueaza lucru mecanic. Arata conservarea energiei si explica de ce. Determina energia cinetica si viteza exact in momentul atingerii solului cind masa mingiei este de 2 kg. 

2. Daca in problema de la punctul 1 ar fi actionat forta de frecare si forta de rezistenta a aerului cum ar fi fost valorile energiei cinetice in momentul atingerii pamintului fata de cele calculate in absenta acestor forte? 3. Succesiunea de desene de mai jos reprezinta introducerea unui par in pamint cu un berbec, procedeu utilizat in constructii pentru cfrajele de fundatie. Presupunem ca nu exista frecarea si rezistenta aerului. Completeaza spatiile goale cu valorile calculate pentru berbec pe baza teoremei lucrului mecanic-energie. 4. Un muncitor urca in absenta frecarii un cilindru de 50 kg cu viteza constanta pe o rampa inalta de 3 m. Reprezentarea inclusiv in diagrama corpului liber este aratata mai jos. 

Care forte efectueaza lucru mecanic? Este energia conservata? Calculati lucrul mecanic efectuat de muncitor. Neglijeaza efectul frecarii si rezistentei aerului. 5. Intre punctele A si D energia mecanica totala ca suma de energie cinetica si potentiala gravitationala: a. numai descreste? b. descreste si apoi creste? c. creste si apoi descreste? d. ramine constanta? 6. Obiectul are energia potentiala minima in punctul: a. A. b. B. c. C. d. D. e. E. 7. Energia cinetica in punctul C este mai mica: a. numai decit in A? b. A, D, si E? c. numai decit in B? d. numai decit in D si E? 8. Multe carti de scolarizare pentru soferi ar trebui sa ofere si distanta de frinare in siguranta a automobiluilui in diferite conditii ale drumului (de care depinde coeficientul de frecare) ca cel de mai jos dar care are si spatii necompletate pe care trebuie sa le completezi. Folositi aici o formula din teorema conversiei lucru mecanic-energie? Viteza automobil [km/ora]/[m/s] Distanta de frinare [m] 100 / 27.7 72 90 / 25 A 80 / 22.2 B 70 / 19.4 C 60 / 16.6 D 9. Foloseste Teorema conservarii energiei in absenta frecarii sa completezi valorile pe desenul traiectoriei unui carucior de 1000 kg pe un traseu de montagne-russe.

Reprezentarea grafica 10. Daca unghiul de cadere initiala al caruciorului din problema anterioara este 60° ar fi viteza diferita la inaltimea 0? Explicati! 11. Determina viteza schiorului de m=50 kg in B, C, D si E. 12. Un obiect cu greutatea de 10 N este lasat sa cada din repaos de la inaltimea de 4 metri. Are energia mecanica totala una din urmatoarele valori? a. 2.5 J b. 10 J c. 30 J d. 40 J Reprezentarea grafica Pentru o intelegere usoara a rezolvarii problemelor cu ajutorul teoremei conversiei lucru-energie, si a vedea dintr-o privire marimile ce caracterizeaza miscarea intr-un punct de pe traiectorie se utilizeaza reprezentarea grafica cu bare a energiei mecanice totale a obiectului. Reamintim ecuatia generala: Eci + Ui ± Lextern = Ecf +Uf   Ecuatia anterioara se detaliaza pentru formele energiei mecanice potentiale - Uarc energia de arc si Ug energia gravitationala: Eci + Uiarc + Uig  ± Lextern = Ecf +Ufarc + Ufg   Indicii "i" si "f" sint pentru energiile initiala si finala.  Procedura generala de a rezolva problema miscarii obiectului cind intervine o schimbare este si cea de construire a graficului din ecuatia cea mai generala de mai sus. Pentru o schimbare complexa este nevoie de un tabel in care se completeaza cu marimile cunoscute si necunoscute conform pasilor: 13. Intr-un anumit interval de timp un obiect cu greutatea de 20 N cade liber 10 metri. Care din valorile de mai jos este cistigul de enrgie cinetica la sfirsit? a. 10 b. 20 c. 200 d. 2000

->scrierea ecuatiei ->analiza prezentei sau absentei formelor de energie in starea initiala si finala ->analiza fortelor externe care efectueaza lucrul mecanic si semnul lucrului mecanic pozitiv sa "+" sau negativ "-". ->scrierea ecuatiei ->reprezentarea marimilor din tabel in graficul cu bare unde lucrul mecanic negativ apare sub axa orizontala la fel ca si valorile energiei potentiale gravitationale daca sint valori sub axa de referinta aleasa pentru nivelul "0"

↑ Deplaseaza punctul violet! Un exemplu, cazul conservarii energiei mecanice si reprezentarea instantanee in grafic cu bare pentru Lmec = o in absenta fortelor externe (Notatii: K = Ec, Ue = Uarc) ↑ Deplaseaza punctul violet! Sa consideram un obiect de masa m, retinut de un resort de constanta k,  care urca distanta d pe o rampa actionat de forta F care face unghiul θ cu panta rampei in prezenta fortei de frecare f = μN. Viteza initiala este v0 si dupa parcurgerea distantei d viteza finala este vf. Nu vom avea in vedere si rezistenta aerului pentru ca aceasta este foarte mica in astfel de cazuri. Pentru energia potentiala luam referinta "0" sau inaltimea h = 0 baza rampei, astfel incit avem o inaltime initiala hi si o inaltime finala hf. Pentru a completa tabelul incepem cu pasul:  1. Energiile regasite in fazele initiala si finala. Avem Eci = mv02/2 energie cinetica initiala pentru ca avem v0, avem energie initiala potentiala gravitationala Uig = mghi, si energia initiala de arc Uiarc = k*xi2/2.  In faza finala se ajunge prin efectuarea a doua lucruri mecanice unul pozitiv "+ L = F*d*cosθ", in sensul miscarii de catre componenta F*cosθ, iar altul negativ in sens opus miscarii de catre forta de frecare "-L = μ*N*d". Pentru faza finala avem la fel: Ecf = mvf2/2 si Ufg = mghf si Ufarc = kxf2/2. 

3. Ecuatia este: mv02/2 + k. xi2/2 + mghi - mvf2/2 - k  3. Ecuatia este: mv02/2 + k*xi2/2 + mghi - mvf2/2 - k*xf2/2 - mghf + F*d*cosθ - μ*N*d = 0  4. Reprezentarea grafica este foarte usor de realizat cu urmatorul calculator: Graficul cu bare rezultat: In concluzie graficul cu bare este util la descrierea influentei fortelor externe cind sunt prezente si ajuta la o intelegere mai usoara a teoremei conversiei energie lucru mecanic.

Energia nucleara “O descoperire in sine nu este niciodata buna sau rea… Bun sau rau este numai modul in care oamenii o folosesc.” Karl Winnacker Societatea moderna industrializata utilizeaza cantitati mari de energie. In zilele noastre exista o preocupare privind rezervele viitorului si a masurilor care sunt necesare pentru conservarea resurselor. In unele tari, printe care Canada, Statele Unite ale Americii, Japonia si cele vest europene traiesc aproximativ 12,5% din populatia globului. Cu toate acestea aceste tari consuma nu mai putin de 60% din totalul rezervelor energetice mondiale. Tarile mai sarace, unde traiesc 87,5% din populatia lumii, consuma doar 40% din rezervele energetice. Aceste tari nu isi permit sa consume suficenta energie pentru a isi hranii, imbraca, educa si adaposti corespunzator populatia. Marea parte a energiei mondiale provine din combustibili conventionali- carbune, petrol, gaze naturale. Combustibilii conventionali s-au format din ramasitele fosilizate ale plantelor si animalelor preistorice. Rezervele de combustibili se consuma cu o viteza alarmanta. Tarile mai sarace se bazeaza mai mult pe resursele energetice inpuizabile, ca lemnul sau balegarul. Acestea nu sunt suficente pentru a asigura intreg necesarul energetic populatiei aflate in continua crestere, cu aproximativ 9 mil. de oameni pe an. Mai exista multe alte surse de energie, in cantitati aproape nelimitate. Marea incercare este de a gasi si utiliza aceste resurse inaite ca resursele fosile sa fie complet utilizate.

Carbunele Carbunele asigura aproximativ 35% din necesarul mondial de energie. Este primul combustibil fosil utilizat pe scara larga. Cea mai mare parte s-a format in perioada carbonifera in urma cu 286-360 de mil. de ani. Padurile tropicale, ferigile uriase si alte plante au putrezit si au fost acoperite de pamant. In timp ce plantele putrezeau, substantele organice se transformau in turba- se mai formeaza si acum in anumite zone- si apoi, treptat, se intarea, devenind lignit (carbune maro) pentru ca in final sa devina huila. Elementul constituent principal al carbunelui este carbonul. Carbunele cel mai vechi si cel mai dur este antracitul care are 98% carbon. Lignitul, carbunele mai « tanar », avand aproximativ 1mil.de ani, contine doar 30% de carbon. Rezervele mondiale de carbune sunt uriase. Ultimele estimari arata cam 901 mild.de tone care pot fi exploatate eficent. Daca se iau in considerare si rezervele ale caror costuri de minerit sunt mult mai mari, cantitatea totala ar fi cam de 1800 de mild.de tone. La rata actuala de consum ele ar dura peste 200 de ani. Aproximativ 25% din rezervele de carbune sunt detinute de China, Rusia si S.U.A. S.U.A.detine 35-36% din totalul de resurse.

Rezervele de petrol Petrolul asigura cam 40% din energia mondiala. El s-a format in urma cu mil.de ani prin degradarea plnctonului. Petrolul si gazele naturale sunt numai hidrocarburi. La ora actuala titeiul este combustibilul cel mai important. Sub forma de benzina si motorina, usor de transportat, se utilizeaza la functionarea masinilor, avioanelor si trenurilor. Boilarele cu petrol sunt un mijloc obijnuit pentru incalzirea caselor. Aproximativ 65% din rezerve se gasesc in Orientul Mijlociu. Restul Asiei detine aproximativ 4% din totalul mondial, America Latina 13%, Statele Unite 4%, Africa 6%, Europa 9%. Gazele naturale Gazele naturale asigura cam 20% din energia mondiala.Ele au ca principal constituent gazul metan. Rezervele mondiale de gaze naturale au cam aceleasi dimensiuni ca si rezervele de petrol, desi se masoara in unitati diferite. Cel mai mare producator mondial de gaz metan este Rusia (657 mild. metrii cubi anual), urmata de SUA (487 mild. metrii cubi anual), Canada (96 mild. metrii cubi anual), Olanda (80 mild. metrii cubi anual), Marea Britanie (45 mild. metrii cubi anual). In zonele in care resursele de gaze naturale sunt insuficiente oameniin recurg la gaze produse pe cale industriala. Materia prima pentru producerea acestora este carbunele.

Pro sau contra energiei nucleare Energia nucleara Inca din 1945, anul construirii bombei atomice, omenirea si-a pus mari sperante in utilizarea energiei nucleare pentru a acoperii o parte a necesarului energetic. In 1990 existau 435 de centrale nucleare operationale acoperind 1% din necesarul energetic mondial. Intr-un reactor nuclear se obtine caldura prin dezintegrarea atomilor radioactivi de uraniu 235. Aceasta este folosita pentru a produce abur, care pune in miscare rotorul turbinelor, generand electricitate. Uraniul 235 este un izotop relativ rar al uraniului, reprezentand doar 0.7% din cantiatea toatala de uraniu disponibila. Restul este uraniu 238.Un izotop este o forma a unui element identic chimic cu alt izotop dar cu masa atomica diferita. La fel ca si combustibilii conventionali U235 nu va dura o vesnicie. Exista un anumit tip de reactor , numit reactor de crestere care transforma U238 intr-un alt element radioactiv plutoniu 239 (Pu239). Pu 239 poate utilizat doar pentru a genera caldura. Pana acum doar 6 tari au construit astfel de centrale experimentale. Dintre acestea reactorul nuclear francez Phenix are cel ami mare succes. Daca acest tip de reactor nuclear ar devenii usual rezervele mondiale de uranium ar ajunge mii de ani. Pro sau contra energiei nucleare Energia nucleara prezinta numeroase avantaje. Este economica : o tona de U235 produce mau multa energie decat 12 milioane de barili de petrol (1 baril = 159 litri). Este curata in timpul utilizarii si nu polueaza atmosfera. Din pacate exista si cateva dezavantaje. Centralele nucleare sunt foarte scumpe. Produc deseuri radioactive care trebuie depozitate sute de ani inainte de a devenii inofensive. Un accident nuclear , ca cel din 1986 produ la Cernobal in Ucraina, poate polua zone intinse si produce imbolnavirea si chiar moartea a sute de persoane. In urma dezastrului de la Cernobal cateva tari au hotarat sa renunte la utilizarea centralelor nucleare. Cercetarile se indreapta spre descoperirea unor noi surse alternative de energie inepuizabile. Multe tari sunt astfel interesate nu numai de cescoperirea unor noi surse de energie ci si de beneficiile pe care le-ar aduce consefrvarea celor existente. Lista posibilitatilor de economisire este lunga : izolarea termica a locuintelor, utilizarea unor masini mai mici si rentabilizarea industriilor prin eficientizarea si reciclarea deseurilor matalice si eliminarea consumurilor inutile Acesti pasi vor duce ar duce in viitor la o folosire mai judicioasa a resurselor tot mai rare si implicit mai scumpe, dar totodata ar adduce si beneficii mediului inconjurator.

Sursa >http://ro.wikipedia.org/wiki/Energie_mecanic%C4%83 ->http://www.referatele.com/referate/fizica/online4/Fizica---Legi-ale-fizicii- Teoreme-principii-si-postulate---definitii-si-explicatii-referatele-com.php >http://images.google.ro/imgres?imgurl=http://www.geocities.com/stanalicu/Class/energy/u5l1b3.jpg&imgrefurl=http://www.geocities.com/stanalicu/Class/energy/U5L1b.html&usg=__fEl38aqQ9Yz1ZWlQSLXIHXRqUGg=&h=288&w=485&sz=23&hl=ro&start=11&um=1&tbnid=R54M4NNVFOGNyM:&tbnh=77&tbnw=129&prev=/images%3Fq%3DFizica%2Benergia%2Bmecanica%26hl%3Dro%26rlz%3D1R2GPEA_en%26sa%3DG%26um%3D1 ->http://images.google.ro

Cei doi prieteni iti spun LA REVEDERE !