Слайд 1
Законы сохранения
Презентация
Презентация на тему «Законы сохранения»
10 слайдов · сгенерирована в Презентоше — бесплатном генераторе презентаций
Слайд 2
Законы сохранения
Законы сохранения формулируют, какие физические величины остаются неизменными в замкнутой системе при любых внутренних процессах, если внешнее воздействие отсутствует. К таким величинам в механике относятся энергия, импульс и момент импульса, а в микромире добавляются заряд, барионное и лептонное числа. Исторически идеи сохранения энергии и импульса окончательно оформились в девятнадцатом веке и были строго связаны с симметриями пространства и времени в начале двадцатого века. В школьной механике чаще всего рассматривают два ключевых закона сохранения: энергии и импульса, которые позволяют решать задачи, не зная подробностей движения на каждом шаге.
Слайд 3
Понятие работы
Работа силы в механике показывает, насколько изменяется энергия тела под действием этой силы на некотором пути. Если постоянная сила тянет санки с грузом по горизонтали на расстояние 5 метров, а модуль силы равен примерно 100 ньютонов, то работа составляет около 500 ньютон-метров, то есть 500 джоулей. В случае подъема груза массой 10 килограммов на высоту 2 метра работа силы тяжести будет отрицательной и равна примерно минус 200 джоулей, а работа поднимающей силы — плюс 200 джоулей. Знак работы важен: положительная работа увеличивает энергию тела, тогда как отрицательная соответствует её уменьшению и превращению, например, в теплоту.
Слайд 4
Понятие мощности
Мощность показывает, с какой скоростью совершается работа или передается энергия в физической системе. Если электродвигатель поднимает груз и за 10 секунд совершает работу 5000 джоулей, его средняя мощность равна 500 ваттам, то есть 500 джоулей в секунду. В быту знакомы значения порядка 60–100 ватт для ламп освещения и 1000–2000 ватт для электрочайников и утюгов, что отражает их разную способность быстро превращать электрическую энергию в другие виды. Реальные механизмы характеризуются также полезной мощностью, так как часть энергии неизбежно теряется на нагрев и трение, поэтому указанная на приборе мощность не вся идет на полезный эффект.
Слайд 5
Энергия: два вида
В школьной механике обычно выделяют два основных вида механической энергии: потенциальную и кинетическую. Потенциальная энергия связана с положением тела в поле сил, например, поднятый на 3 метра кирпич массой 2 килограмма имеет запасы энергии около 60 джоулей относительно пола. Кинетическая энергия определяется движением: автомобиль массой 1000 килограммов, едущий со скоростью 20 метров в секунду (около 72 километров в час), обладает кинетической энергией примерно 200 тысяч джоулей. В отсутствии потерь на трение сумма потенциальной и кинетической энергии в замкнутой системе остается постоянной, переходя из одного вида в другой при движении.
Слайд 6
Импульс тела
Импульс тела характеризует количество движения и определяется как произведение массы на скорость, что удобно для описания взаимодействий и ударов. Например, легковой автомобиль массой 1200 килограммов, движущийся со скоростью 15 метров в секунду, имеет импульс около 18 тысяч килограмм-метров в секунду, тогда как велосипедист массой 80 килограммов при скорости 5 метров в секунду обладает импульсом всего 400 в тех же единицах. При столкновении тел изменение импульса каждого из них связано с действующей на него силой и временем её действия, что формулируется как теорема об изменении импульса. В задачах на столкновения легче оперировать импульсами, чем силами, поскольку часто известны только массы и скорости до и после взаимодействия.
Слайд 7
Импульс силы
Импульс силы показывает, насколько сила за некоторый промежуток времени изменяет импульс тела, и определяется произведением средней силы на время её действия. Например, если клюшка действует на шайбу силой порядка 300 ньютонов в течение одной десятой секунды, импульс силы составляет около 30 ньютон-секунд, и на столько же изменяется импульс шайбы. Этот подход особенно полезен при анализе кратковременных ударов, когда силы очень велики, но действуют очень недолго, как при автокатастрофах или при соударении молотка с гвоздем. Увеличение времени действия силы за счёт амортизаторов, подушек безопасности или матов уменьшает среднюю силу, хотя импульс силы и изменение импульса остаются теми же.
Слайд 8
Закон сохранения энергии
Закон сохранения энергии утверждает, что в замкнутой системе полная энергия не создается и не исчезает, а только переходит из одного вида в другой. В механике это означает, что при движении без трения сумма потенциальной и кинетической энергии остаётся постоянной: падающий с высоты 10 метров камень массой 1 килограмм теряет примерно 100 джоулей потенциальной энергии, одновременно приобретая столько же кинетической. В реальных процессах часть механической энергии преобразуется во внутреннюю энергию, например, при торможении автомобиля дисковые тормоза нагреваются за счет превращения кинетической энергии в тепловую. В более общем смысле этот закон выполняется и для электрических, ядерных и химических процессов, где, например, при сгорании бензина химическая энергия переходит в теплоту и механическую работу двигателя.
Слайд 9
Закон сохранения импульса
Закон сохранения импульса гласит, что в замкнутой системе, на которую не действуют внешние силы или их векторная сумма равна нулю, суммарный импульс остаётся постоянным. Классический пример — отдача ружья: до выстрела суммарный импульс равен нулю, а после вылета пули вперёд ружьё получает такой же по модулю импульс назад, так что векторная сумма импульсов равна нулю и после выстрела. В космонавтике закон сохранения импульса используется при описании реактивного движения: выбрасывая газ с большой скоростью назад, ракета получает импульс вперёд и может разгоняться в безвоздушном пространстве. В задачах о столкновениях шаров на гладкой поверхности суммарный импульс до и после удара одинаков, что позволяет находить неизвестные скорости даже без знания действующих коротких ударных сил.
Слайд 10
Заключение
Законы сохранения энергии и импульса дают мощный и универсальный язык описания физических процессов от движения маятника до полета космического корабля. Понятия работы и мощности позволяют количественно оценивать, сколько энергии передается системе и с какой скоростью происходит это преобразование в технике и природе. Два основных вида механической энергии, потенциальная и кинетическая, вместе с импульсом тела и импульсом силы образуют связанный набор инструментов для анализа любых механических задач. Понимание и уверенное использование этих двух законов сохранения позволяет решать широкий спектр задач без излишних вычислений сил и траекторий, делая физическую картину мира более целостной и наглядной.
Нужна такая же презентация, но по своей теме?
Презентоша сгенерирует презентацию по любой теме за минуту — бесплатно.
Создать презентациюРазделы:Право