Cum se măsoară interacţiunea dintre corpuri? Ce tipuri de forţe cunoaşteţi? Ce efecte pot produce forţele asupra corpurilor? Ce fel de mărimi fizice sunt forţele? Cum se adună vectorii, deci şi forţele? Ce este produsul scalar a doi vectori?

De la matematică vă amintiţi că : PRODUSUL SCALAR A DOI VECTORI ESTE UN SCALAR (NUMĂR) : α

ENERGIA MECANICĂ Lucrul mecanic

Obiectivele lecţiei: La sfârşitul lecţiei elevii sunt capabili : O1. să definească lucrul mecanic; O2. să scrie formula lucrului mecanic; O3. să numească unitatea de măsură a lucrului mecanic; O4. să facă distincţie între lucrul mecanic motor şi rezistent; O5. să cunoască semificaţia grafică a lucrului mecanic; O6. să scrie expresiile lucrului mecanic al greutăţii, forţei de frecare şi forţei elastice.

Pentru efectuarea unor lucrări, omul întrebuinţează fie propria sa forţă musculară, fie aceea a animalelor de muncă sau a maşinilor, cu scopul de a pune în mişcare o unealtă, un vehicul etc. În aceste procese se transmite mişcarea de la un corp la altul.

DEFINIŢIE: Lucrul mecanic este o mărime fizică scalară ce caracterizează efortul unei forţe F de a deplasa sau a se opune deplasării unui corp pe o distanţă d şi este egal cu produsul scalar dintre forţa ce acţionează asupra unui corp şi deplasarea corpului datorată acetei forţe.

OBSERVAŢII Dacă forţa acţionează pe direcţia de deplasare: L = F∙ d 2. Trebuie subliniat faptul că numai forţele exterioare unui corp sau sistem de corpuri, produc lucru mecanic asupra acestuia.

<L>SI = <F>SI∙<d>SI =N∙m = J (JOULE) UNITATEA DE MĂSURĂ <L>SI = <F>SI∙<d>SI =N∙m = J (JOULE) Un joule este lucrul mecanic efectuat de o forţă de un newton, al cărui punct de aplicaţie se deplasează cu 1m pe sensul şi direcţia forţei. Cât înseamnă un joule? *consumul energetic anual al S.U.A. este de 8∙1019 j *consumul din hrană, uman / zilnic este de 107 j *bătaia inimii consumă 0.5 j *întoarecerea unei pagini consumă 10-3 j

După valorile pe care le poate lua unghiul α sunt următoarele cazuri: Lucrul mecanic motor Lucrul mecanic nul Lucrul mecanic rezistent

OBSERVAŢIE Lucrul mecanic este o mărime de proces

SEMNIFICAŢIA GRAFICĂ A LUCRULUI MECANIC Dacă se reprezintă graficul forţei “F” – constantă şi paralelă cu deplasarea, în funcţie de deplasarea corpului “x”, se observă că aria suprafeţei încadrată de acest grafic şi axa deplasării este: Aria = F∙d = L GENERALIZARE: Pentru orice forţă se demonstrează matematic că: lucrul mecanic este numeric egal cu aria suprafeţei dintre graficul forţei F în funcţie de deplasare şi axa deplasării. L=Aria

LUCRUL MECANIC EFECTUAT DE GREUTATE Un corp lăsat să cadă liber de la o înălţime h, este supus forţei gravitaţionale G=mg , sub acţiunea căreia se deplasează în jos, efectuând un lucru mecanic motor: L= G∙h∙cos 00 L=mgh h

LUCRUL MECANIC EFECTUAT DE GREUTATE b) Un corp aruncat de jos în sus, va fi supus unei forţe gravitaţionale G=mg care face unghiul de 1800 cu sensul de mişcare, făcând un lucru mecanic: L= G∙h∙cos 1800 L = -mgh h

LUCRUL MECANIC EFECTUAT DE GREUTATE

PROBLEMĂ: În care din situaţiile următoare , forţa de greutate efectuează mai mult lucru mecanic? Dar forţa de tracţiune?

L1(G)= G∙h∙sin 1800 L1(G)= - mgh L2(G)= G∙d∙cos (900+φ) L2(G)= mg∙d∙(- sin φ) Dar d∙sinφ = h L2(G)= - mgh

LUCRUL MECANIC EFECTUAT DE GREUTATE CONCLUZIE: Lucrul mecanic al greutăţii nu depinde de forma drumului, şi depinde doar de poziţia iniţială şi finală, numindu-se lucru conservativ. LG = mg(hiniţial – hfinal)

LUCRUL MECANIC AL FORŢEI DE FRECARE Un corp care se mişcă pe o suprafaţă de sprijin cu frecare, este supus permanent, unei forţe de frecare Ff , ce acţionează în sens opus sensului de mişcare. LFf = Ff∙d∙cos 1800 LFf = - Ff∙d Lucrul mecanic al forţei de frecare este motor sau rezistent?

LUCRUL MECANIC AL FORŢEI ELASTICE Considerăm un resort elastic, fixat la un capăt de un suport rigid, iar la celălalt capăt este legat un corp ce se poate deplasa. Pe parcursul deformării pe o distanţă d=x1-x2 , forţa elastică variază liniar după expresia Fe= - kx, între F1=-kx1 şi F2=-kx2. Lucrul mecanic este numeric egal cu aria graficului haşurat: Fe (x) x1 x2 x LFe Poziţia de echilibru -kx

LUCRUL MECANIC AL FORŢEI ELASTICE Lucrul mecanic este numeric egal cu aria graficului haşurat: Fe (x) x1 x2 OBSERVAŢIE Dacă resortul se află iniţial în poziţia de echilibru, atunci: x Poziţia de echilibru LFe -kx

APLICAŢIE Care este lucrul mecanic efectuat de fiecare forţă ce acţionează asupra unei maşini care urcă uniform o pantă de unghi αşi lungime d?