7 сынып. Механикалық энергияның сақталу заңы конспект

Табиғатта кездесетін құбылыстардың уақыт өте қайталанып отырытыны сізді ойландырады ма? Барлық табиғи құбылыстардың бір заңдылыққа бағытаныты түсінікті емес пе? Тапсырмалар қарастыралық.

Тапсырма 1: Тауға шығып бара жатқан велосипедшінің қозғалысын зерделе. Суретті пайдаланып, төмендегі тұжырымдарды талдап көріңіз, қай тұжырым дұрыс деп ойлайсыз:

a.      тауға мінерде велосипедшінің жылдамдығы артады;

b.     таудан түсерде велосипедшінің жылдамдығы артады;

c.      тауға мінер жерде және таудан түсер жерінде велосипедшінің жылдамдығы бірдей мәнге ие болады;

d.     таудың басында кинетикалық энергия жоғары мәнге ие болады;

e.      таудың басында потенциялдық энергия максималды мәнге ие болады.

Тапсырманы орындау барысында кинетикалық және потенциялдық энергиялар қалай өзгертіндігіне баса назар аударыңыз. Яғни, қозғалыс бойында энергиялар ауысып отыратындығына көз жеткізуге болады.

Сонымен, кинетикалық және поетнциялдық энергиялардың қосындысы толық механикалық энергия деп аталады: .

Тапсырма 2: Кішкентай шарик көлбеу науа арқылы үйкеліссіз домалап келеді. Қарастырған қозғалыс барысында шариктің энергиясы туралы төменде көрсетілген тұжырымдардың қайсысы дұрыс:

a.      шариктің кинетикалық энергиясы артады, толық механикалық энергиясы өзгермейді;

b.     шариктің потенциялдық энергиясы артады, толық механикалық энергиясы өзгермейді;

c.      шариктің кинетикалық энергиясы және толық механикалық энергиясы артады;

d.     шариктің потенциялдық энергиясы және толық энергиясы азаяды.

Тұжырымдарды қарастыру барысында толық механикалық энергия сақталатындығына көз жеткізуге болады. Ендеше табиғатта біз қарастыратын механикалық энергия да сақталады.

Егер, тұйық жүйеде әсерлескен денелер арасында тек серпімділік және тартылыс күші ғана болатын болса, онда кинетикалық және потенциялдық энергиялардың қосындысы тұрақты болады, яғни толық механикалық энергия сақталады: .

Мысалы, кере атылған садақ жебесі, садақтың потенциялдық энергиясы жебенің кинетикалық энергиясына беріледі. Хоккейшінің хоккей шайбасын соғуы. Мұндай мысалдар табиғатта көптеп кездеседі.

Сонымен, таиғатта қайталанатын заңдылықтар бар екені түсінікті. Оны ең алғаш рет 19 ғасырдың 40- шы жылдарынан-ақ Джеймс Джоуль, Роберт Майер және Герман Гельмгольц бір – бірінен тәуелсіз энергияның сақталу заңын тұжырымдады:

Энергия жоқтан пайда болмайды және еш жерге жоғалып кетпейді, тек бір түрден екінші түрге ауысып отырады.

Тұрмыстық жағдайда мұндай мысалдар көптеп кездеседі. Мысалы қазақта да ежелден келе жатқан мақалға көңіл аударуға болады «Басқаға ор қазба, өзін түсесің».

Білімін жетілдіруге арналған тапсырмалар:

1.     Еденге қандайда бір биіктіктен құлап, қайта ыршып көтерілген доп, өзі құлаған биіктікке дейін көтеріле алмайды. Мұнын себебін түсіндіріңіз. Неліктен?

2.     Жер бетінен тік жоғары лақтырылған дене қандайда бір максималды биіктікке көтеріліп, жерге қайта құлайды. Егер ауаның кедергісін ескермесек, онда дененің толық механикалық энергиясы:

-         дене қозғалысының кез келген бөлігінде бірдей;

-         қозғалыс басталған уақытта жоғары мәнге ие болады;

-         ең жоғары нүктесінде максиал мәнге ие;

-         жерге құлау мезетінде мәні максималды болады.

3.     Қалай ойлайсың, денеге үйкеліс күші әсер еткенде механикалық энергияның сақталу заңы бұзылады ма? Жауабыңды дәлелде.

4.     «Мәңгілік қозғалтқыш» (perpetuum mobile) жасауға бола ма? Неліктен?