Урок 125. Работа, мощность и кинетическая энергия при вращательном движении

• Обсуждение кинетической энергии и мощности при вращательном движении.  

• Примеры использования маховиков и инерционных машинок.  

• Введение в тему урока: работа, мощность и кинетическая энергия при вращательном движении.  

• Конспект урока отсутствует в учебнике.  

• Задачи из задачника Кирика для 9 класса.  

• Задачи среднего и достаточного уровня.  

• Работа силы: произведение модуля силы на модуль перемещения и косинус угла между ними.  

• Мощность: произведение модуля силы на модуль скорости и косинус угла между ними.  

• Кинетическая энергия: половина произведения массы на квадрат скорости.  

• Момент силы как аналог силы при вращательном движении.  

• Угол поворота тела как аналог перемещения.  

• Угловая скорость как аналог скорости.  

• Момент инерции как аналог массы.  

• Работа постоянного момента силы: произведение модуля момента силы на угол поворота тела.  

• Мощность момента силы: произведение момента силы на угловую скорость.  

• Кинетическая энергия вращающегося тела: половина произведения момента инерции на квадрат угловой скорости.  

• Тело одновременно участвует в поступательном и вращательном движении.  

• Пример: катящееся колесо.  

• Переход к чисто вращательному движению вокруг мгновенной оси.  

• Преобразование сложного движения в чисто вращательное.  

• Мгновенная ось в точке соприкосновения колеса с дорогой.  

• Использование теоремы Штейнера для вычисления момента инерции.  

• Кинетическая энергия равна сумме кинетической энергии поступательного движения и кинетической энергии вращательного движения.  

• Разделение кинетической энергии на слагаемые: поступательное движение и вращательное движение вокруг оси, проходящей через центр масс.  

• Кинетическая энергия тела складывается из энергии поступательного движения центра масс и энергии вращательного движения вокруг оси, проходящей через центр масс.  

• Это важно для изучения движения молекул и их характеристик, таких как теплоемкость.  

• Молекулы с сложным строением могут участвовать в двух движениях: поступательном и вращательном.  

• Это отражается на характеристиках вещества, таких как теплоемкость.  

• Кинетическая энергия тела складывается из энергии поступательного движения центра масс и энергии вращательного движения вокруг оси, проходящей через центр масс.  

• Рассматривается возможность использования кинетической энергии Земли для народного хозяйства.  

• Задача: определить, какую энергию можно извлечь за счет увеличения длительности суток на одну секунду.  

• Записывается краткое условие задачи: увеличение длительности суток на одну секунду.  

• Используются характеристики Земли: радиус и масса.  

• Энергия равна разнице начальной и конечной кинетической энергии.  

• Момент инерции Земли рассчитывается по формуле для однородного шара.  

• Формула упрощается путем приведения к общему знаменателю и пренебрежения малыми величинами.  

• В результате остается выражение, которое можно считать точным для физиков.  

• Подставляются значения массы и радиуса Земли, а также периода вращения.  

• Энергия выражается в джоулях и оценивается для использования человечеством.  

• Оценивается, на сколько времени хватит энергии при потреблении 1 киловатт на человека.  

• Время использования энергии рассчитывается как отношение энергии к мощности.  

• Один киловатт равен десяти в третьей степени ватт.  

• Умножаем на десять в десятой степени, получаем десять в тринадцатой степени ватт.  

• Делим джоуль на ватт, получаем секунду.  

• Вычисление показывает, что за девятнадцать тысяч лет сутки удлинятся всего на одну секунду.  

• Если каждый человек потребляет один киловатт, а потребителей будет десять миллиардов, за девятнадцать тысяч лет сутки удлинятся на одну секунду.  

• Вопрос о том, используется ли этот способ получения энергии.  

• Приливные электростанции используют кинетическую энергию земли для выработки электроэнергии.  

• Урок окончен.