Presentation laddar. Vänta.

Presentation laddar. Vänta.

Energifysik-IV Arbete, energi och effekt Harry J. Whitlow Teknik och samhälle Malmö högskola.

Liknande presentationer


En presentation över ämnet: "Energifysik-IV Arbete, energi och effekt Harry J. Whitlow Teknik och samhälle Malmö högskola."— Presentationens avskrift:

1 Energifysik-IV Arbete, energi och effekt Harry J. Whitlow Teknik och samhälle Malmö högskola

2 Arbete När en kraft verkar på ett föremål som rör sig i kraftriktningen, utför kraften ett arbete på föremålet. Arbetet är produkten av kraften F och sträckan s som föremålet flyttas. W = F·s Enheten för arbete är Joule (J) – F enheten är N (kg m/s 2 ) – s enheten är m – W enheten är Nm (kg m 2 /s 2 )

3 Arbete Massa 40 kg s 0,5 m Använd skyddshjälm! F G = mg = 40· 9,8 = 392 N FGFG Hur mycket arbete har du utfört? Arbetet är W = F G ·s =392 ·0,5 = 196 J

4 Arbetet i detalj När en konstant kraft verkar på ett föremål som rör sig, utför kraften F ett arbete på föremålet som är produkten av sträckan s och kraftens komponent F s i sträckans riktning.  FsFs s F

5 Energi - vad är det? Energi är kapacitet att utföra ett arbete. ”Våra ord”: Energi från franska énergie, handlingskraft. Collins: Energy Intensity or vitality of action, Physics: The capacity of a system or body to do work. Energi finns i många former: – Mekanisk-, termisk-, elektrisk-, magnetisk-, gravitations-, akustisk-, elektromagnetisk- och kärnenergi

6 Energilagen Energilagen – Hypotes av von Helmholtz – En central grundpelare i fysik Professor i anatomi och fysiologi Herman von Helmholtz ( ) föreläser om våglära eller värmelära Den totala energin bevaras i alla fysikaliska processer.

7 Energilagen För ett system gäller: – Total energi före processen = Total energi efter processen Vad menas med ”användning” av energin? – Omvandling av energi T ex direkt eluppvärmning av huset –Elektrisk energi  termisk energi – Överföring av energi T ex termisk energi överförs i fjärrvärmenät genom flöde av varmvatten från panncentral till villor och kallvatten i motsatt riktning. Energilagen: – (i) Energi kan varken skapas eller försvinna. – (ii) Energi kan bara omvandlas eller överföras.

8 Energi Energi är kapacitet att utföra ett arbete Båda arbete och energi är s k skalära kvantiteter. (ingen riktningsverkan) Enheter: Joule (J) (samma som arbete) – 1 J = 1 Nm = 1 (kgm/s 2 )·m = 1 kgm 2 /s 2 Andra enheter: – Kalori (cal) Calorie på engelska 1 cal motsvarar den energi som krävs för att att värma 1 g H 2 O 1 °C. 1 cal = 4.2 J James Prescott Joule (1818 – 1889) Corn Flakes! Till fysikens gagn! kWh – Energi motsvarande 1 kW effekt under 1 timme

9 Effekt Effekt P är: P = W / t Effekt är power på engelska Enheter: Watt (W) Joule per sekund – 1 J = Nm =1 kgm 2 /s 2 –  1 W = 1 (kgm 2 /s 2 )/s  1 W = 1 kgm 2 /s 3 Hästkrafter – 1 hk = 746 W – Troligen gäller 746 W för en mycket trött häst..... Effekt är utfört arbete per tidsenhet 746 W! vilken förolämpning

10 Kinetisk energi Kinetisk betyder rörelse Ett föremål i rörelse har en kinetisk energi som är lika med det arbete som behövs för att sätta föremålet i rörelse. E k = W s vt = 0 a FF

11 Kinetiska energins egenskaper Ett föremål med massan m och hastigheten v har den kinetiska energin Om hastigheten v blir den dubbla ökar E k 4 ggr. Energin hos en kula från ett älgstudsare – v = 300 m/s – m =10 g – E k = 0,5 · 0,01 · (300 2 ) = 450 J Motsvarande massa för ett föremål som accelereras 1 m/s 2 – m = (2 · E k /v 2 ) = (2·450/1 2 ) = 900 kg Stackars älgen!

12 Potentiell energi Till varje form av potentiell energi hör en kraft. När vi utför ett arbete mot denna kraft, ökar den potentiella energin. Potentiell energi är den energi ett föremål har p g a sitt läge, (ibland kallas den för lägesenergi) För gravitationskraft – W = F G ·h = mg ·h – E p = mgh F G = m · g h

13 Bevarande av total energi Ett föremåls totala (mekaniska) energi är summan av föremålets kinetiska och potentiella energi Energi kan omvandlas mellan kinetiska och potentiella energi

14 Fritt fall i paradiset.... Före fallet – v = 0  E k = ½mv 2 = 0 – E p = mgh Efter fallet – h = 0  E p = mgh = 0 Totala energin är bevarad – (E p +E k ) före = (E p +E k ) efter – (mgh) före = (½mv 2 ) efter För h = 8 m, m = 2 kg – Ep före = 2·9,8 · 8 = 157 J – E k efter = ½mv 2 – v = (2E/m) ½ = (2 ·157/2) ½ – v = 12,5 m/s 2 kg kokosnöt h = 8 m

15 h E p = mgh E k = 0 v = 0 v E p = 0 E k = ½mv 2 E p = mgh E k = 0 v = 0Pendeln E p, E k Tid EtEt


Ladda ner ppt "Energifysik-IV Arbete, energi och effekt Harry J. Whitlow Teknik och samhälle Malmö högskola."

Liknande presentationer


Google-annonser