FIZYKA - PRACA I ENERGIA Piotr 10: Witam Mam problem z jednym zadaniem: ''Samochód o masie 1000kg poruszając się po linii prostej, przebywa drogę o długości 200m w czasie 10 s. Siły oporu podczas ruchu samochodu osiągają wartość równą 10% ciężaru samochodu. Oblicz moc, z jaką pracuje silnik tego samochodu''

	W
P=
	t

W=F_w*s

	m*2s
Fw= F1 − F2 =		− 10%mg
	t2

	m(2s/t2−0,1g)*s
P=
	t

	m(2s/t2+0,1g)*s
W odpowiedzi mam w środku plus (P=		) , nie wiem w ogóle czemu.
	t

Przecież siła oporu jest skierowana przeciwnie do ruchu. Proszę o pomoc

daras: skoro ma rozwinąć jakąś prędkość i jeszcze dodatkowo pokonac siłe oporu to +

Piotr 10: No ale siła oporu jest skierowana w lewo a ta siła powodująca, że ciało się porusza w prawo, więc F_w=F₁ − F₂

x: siła oporu ruchu− M F wynika z trzeciej zasady dynamiki Newtona F=M bo ciało porusza się ruchem jednostajnym więc wypadkowa M i F wynosi 0 C jest to siła która sprawia że ciało porusza się więc w sumie ta siła silnika to F+C stąd ten plus w tym wzorze

Piotr 10:

Piotr 10: Nie rozumiem : / skąd wiadomo, że to ruch jednostajny ?

Thrasher: Ponieważ nie jest napisane inaczej, zakładam, ze samochód porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym. To oznacza, że siły: oporu i napędzająca się równoważą.

	W
P=
	t

	F*s		s
W=F*s ⇒ P=		=F*
	t		t

F=0.1*Q Q=mg ⇒ F=0.1*m*g

	0.1*m*g*s
P=
	t

	m
przybliżam g=10
	s2

	m   0.1*1000kg*10 *200m   s2
P=		=20000W=20kW
	10s

Piotr 10: W odpowiedzi jest, że P=100 kW

Thrasher: Twój wywód z "+" jest błędny ponieważ (nie wiem dlaczego) oprócz pracy wykonywanej na bieżąco (o czyn mowa w zadaniu) dodajesz jeszcze energię, którą samochód uzyskał w czasie rozpędzania. Stąd ten "+". Jednak w zadaniu pytają o stan obecny czyli jaką pracę trzeba wykonać aby utrzymać prędkość samochodu czyli o moc.

Thrasher: Teraz inny wywód: Zakładamy, że samochód się rozpędzał przez 10s na drodze 200m. Do rozpędzenia potrzebne było działanie siły składającej się z 2 składowych, które działają w tym samym kierunku i o takich samych zwrotach: F₁ − równoważąca siłę bezwładności F₂ − równoważąca siły oporu Praca wykonana przez siłę F₁ jest równa energii kinetycznej samochodu czyli:

	m*v2
W1=Ek=
	2

v=a*t

	a*t2		2*s		2*s
s=		⇒ a=		⇒ v=
	2		t2		t

	2*s   m*( )2   t		m*4*s2		2*m*s2
W1=		=		=
	2		2*t2		t2

Praca wykonana przez siłę F₂ jest pracą wykonana na pokonanie sił oporu na drodze 200m: W₂=F₂*s F₂=0.1*Q=0.1*m*g ⇒ W₂=0.1*m*g*s

	W1+W2		2*m*s2   +0.1*m*g*s t2		2*s   m*s*( +0.1g)   t2
P=		=		=
	t		t		t

	2*200   1000*200*( +0.1*10)   10*10		400   200 000*( +1)   100
P=		=
	10		10

P=20 000*5=100 000=100 kW

Thrasher: Poprzedni mój wywód zakładał, że rozpatrujemy samochód już rozpędzony a nie rozpędzający się. Niestety w zadaniach dość często pojawiają się takie nieścisłości i mogą prowadzić do błędów. Drugi wywód zakładał, że samochód rozpędzał się w czasie 10s od prędkości równej zeru bo nie ma innych danych.

Piotr 10: No teraz jaśniej Paweł i Piotr stoją na łyżwach na lodowej tafli w odległości 5m od siebie. Masa każdego chłopca wynosi 60kg. W pewnej chwili Piotr pchnął w stronę Pawła po lodzie sanki o masie 10 kg z prędkością początkową o wartości 8m/s względem lodu. Współczynnik tarcia płóz sanek o lód wynosi 0,014. Załóż, że Paweł był nieruchomy podczas hamowania sanek. Oblicz pracę, jaką wykonał Paweł podczas zatrzymywania sanek. I tutaj jak zrobię tak, że W=(F₁ − T)*s, to wyjdzie poprawny wynik Mógłbyś tą sytuację mi przedstawić ?

Thrasher: A bardzo Ci zależy, żeby to było dziś?

Piotr 10: Hmm może być jutro. Chodzi mi o tą sytuację, że to sobie odjąłem te siły i wyszło zgodnie z odpowiedzią. A w tym wcześniejszym zadaniu( co robiłeś) trzeba było inaczej

Thrasher: Tutaj siła bezwładności jest siłą "napędową" − stara się zachować stan czyli utrzymać prędkość. Siła Tarcia (jak zawsze) przeciwdziała ruchowi. Dlatego w tym przypadku siły się odejmują. W poprzednim zadaniu siła bezwładności starała sie zachować stan ciała, ale wtedy stanem tym było zatrzymanie − bezwładność próbowała zapobiec rozpędzaniu. Ruchowi (a więc również rozpędzaniu) starała się przeszkodzić również siła tarcia. Silnik aby rozpędzić samochód musiał pokonać obie te siły. W drugim zadaniu hamujemy, więc siła tarcia jest naszym "sprzymierzeńcem" − pomaga zatrzyamć ciało − ma zwrot przeciwny do siły bezwładności. Dlatego ja odejmujemy. OK?

Thrasher: Wystarczy uzmysłowić sobie takie rzeczy: 1. Siła tarcia (oporu) działa zawsze przeciwnie do kierunku ruchu. Stara się temu rucowi przeszkodzić. 2. Siła bezwładności nie przeszkadza samemu ruchowi, ale jego zmianie. Działa przeciwnie do kierunku zmiany ruchu.

Piotr 10: Chwilka czytam

Thrasher: To dobrze, bo nie chciałem żeby poszło na marne

Piotr 10: To tak te drugie zadanie to rozumiem, ale tego pierwszego to nadal nie za bardzo : /

Thrasher: OK. Spróbujemy jeszcze raz. Jesteś?

Piotr 10: Ok jestem

Thrasher: Do rozpędzenia samochodu w warunkach idealnych (bez oporów) trzeba pokonać bezwładność. Zjawisko bezwładności przeciwdziała zmianie stanu obiektu, który posiada masę. Tzn. gdy chcesz rozpędzić to przeszkadza w rozpędzaniu, gdy chcesz przyhamować to przeszkadza w hamowaniu, gdy chcesz zmienić kierunek (np. skręcić) to też przeszkadza. Z pewnością tego doświadczasz na codzień. Dobrym przykładem jest ślizgawka: najpierw musisz pokonać bezwładność żeby się rozpędzić a potem ta sama bezwładność napędza Cię i pozwala Ci się ślizgać. Siła bezwładności działa zawsze przeciwnie do kierunku zmiany ruchu. Aby obliczyć energię jaką zużywa się na pokonanie siły bezwładności trzeba by użyć całkowania siły bezwładności względem drogi na jakiej działała. To skomplikowane i nie ma sensu tego robić bo i tak w naszym przypadku wyjdzie, że to tyle samo co uzyskana energia kinetyczna. Tyle przypadek idealny.

Piotr 10: F siła napędzająca chodzi o zadanie 1. Tak te siły dzialaja

Thrasher: Teraz przypadek rzeczywisty czyli dodajemy siły oporu. Siły tarcia (oporu) działają zawsze przeciwnie do kierunku ruchu. Zawsze starają się przeciwdziałać ruchowi. Nie zależą od prędkości − to dość dobre uproszczenie i można je stosować zawsze, chyba, że w zadaniu jest wyraźnie napisane, że jest inaczej. Tak więc mamy: siła bezwładności, która przeszkadza rozpędzać i przeszkadza zatrzymywać siła oporu, która przeszkadza rozpędzać i POMAGA zatrzymywać. Dlatego gdy rozpędzamy ciało obie siły działają przeciw naszym zamiarom i musimy pokonać obie siły czyli siła wypadkowa, którą działamy musi być równa sumie siły bezwładności i oporu. Zaś gdy zatrzymujemy ciało siła oporu wspomaga nasze starania a siła bezwładności przeszkadza nam w zatrzymywaniu. Wtedy siły te odejmują się.

Thrasher: A propos rysunku: Tak to działa.

Thrasher: W drugim zadaniu nie było trzeciej siły. Były tylko: siła bezwładności i siła oporu. Gdybyśmy jeszcze mieli do dyspozycji hamulce, to pojawiłaby się również trzecia siła (jak w pierwszym zadaniu).

Thrasher:

Piotr 10: Ok w ten sposób . Dzięki wielkie . Dobrze tłumaczysz . Zachciało się iść na uczelnie techniczne, więc muszą też fizykę ''katować''. Ja już idę spać, bo rano wstaję . Dobranoc

Thrasher: Uczelnia techniczna to dobry wybór. Nie katuj fizyki . Ona na prawdę jest ciekawa. Dziś znalazłem tę stronkę i chyba będę tu zaglądał. Pozdrawiam i polecam się na przyszłość.