7. Zákony zachování Energie, zákon zachování energie Práce J.M.Joule 1818-1889 Obecněji po křivce Např. v gravitačním poli Práce v gravitačním poli závisí pouze na počátečním a koncovém bodě, nikoliv na tvaru křivky Kinetická energie pro 1dm a rovnoměrně zrychlený pohyb Kinetická energie Práce vzniklá působící silou je rovna změně kinetické energie. Obecněji W závisí pouze na kinetické energii na začátku a konci. Výkon Průměrný výkon Okamžitý výkon pro konstantní sílu Co je práce? co je energie? - nesnadná odpověď.Snad – energie je schopnost konat práci, lépe Zachování energie Richard Feyman (1918-88) :“ Je důležité vědět, že v současné fyzice nevíme co je to energie.“ Henry Poincare (1854-1912):“ Prostě nemůžeme dát obecnou definici energie, zákon zachování energie říká, že je to něco co je konstantní.“ Konzervativní síly – práce závisí pouze na počátečním a koncovém bodě, nikoliv na tvaru dráhy (např. gravitační síla, elektrická síla…. Nekonzervativní síly – opak (např. tření…… Příklad: volný pád tj. práce při vyzdvižení tělesa viz dříve z rovnosti prací Zavedeme pojem – potenciální energie , dříve kinetická energie Pak Zavedeme mechanickou energii E jako součet kinetické a potenciální energie Tedy při volném pádu je mechanická energie konstantní. Poznámka: gravitační potenciální energie je Práce v gravitačním poli Tedy Potenciální energie je záporně vzatá práce. Obecněji Tedy Mechanická energie v konzervativním systému se zachovává. Poznámka Elastická potenciální energie Pružina – Hookův zákon Rovnováha, stabilita Rovnovážný bod – kde maximum nebo minimum minimum U, stabilní poloha – rovnovážná maximu U, nestabilní poloha- rovnovážná Konzervativní síly – 3dm Po uzavřené křivce je práce nulová Nebo Práce tedy nezávisí na dráze. Závisí pouze na počátečním a koncovém bodu. Potenciální energie Zákon zachování mechanické energie má stejný tvar. Nekonzervativní síly např.. tření…. Celková práce platí pro konzervativní i nekonzervativní síly platí pouze pro konzervativní síly Po dosazení nebo nebo Díky tření (teplo) se zvýší vnitřní energie tělesa. Vratné, nevratné procesy. Izolovaný systém Zákon zachování energie: Celková energie v izolovaném systému je konstantní Poznámka - potenciální, kinetická, vázaná na hmotnost - elektrická, tepelná, zářivá, jaderná…….. - rozsah energií v přírodě (10^40J výbuch supernovy……10^-17J chemická vazba) - aplikace . Hybnost, zákon zachování hybnosti, srážky Těžiště, více těles Těžiště – viz Pohyb těžiště 2.Newtonův zákon pro soustavu těles ( 3. Newtonův zákon ) Podle 2.Newtonova zákona Sečteme nebo těžiště tělesa nebo těžiště soustavy těles se pohybuje podle 2.N.z. (vnitřní síly nehrají roli) Např.: vrh šikmý vzhůru tělesa, které se během pohybu rozpadne (pyrotechnika) Hybnost Definice 2.N.z. Celková hybnost soustavy těles a pro těžiště Impuls Předpokládejme, že síla působící na těleso je funkcí času (např. tenisová raketa a míček). Zavedeme definicí impuls J Pak platí Výhodou je, že impuls závisí pouze na změně hybnosti a nikoliv na F(t). Zákon zachování hybnosti Poznámka 2. N.z. Platí Pro dostaneme V izolovaném systému respektive když na systém nepůsobí vnější síly, se celková hybnost zachovává – nemění. Srážky Srážky – velmi důležitý případ aplikací a ještě více nástroj studia vlastností srážejících se těles (elementární částice, urychlovače…..) Část= případy: - pružné (gumové koule…. - částečné pružné ( deformace, menší srážka aut…. - nepružné ( spojení se obou těles….. Úplně nepružné Částečně pružné Pružné srážky poznámka: pro 2dm (kulička 1 narazí na stojící kuličku 2 (ne středem)) x: y: Př. balistické kyvadlo (měření rychlosti střely) nepružná srážka zachování hybnosti: zachování energie: porovnáním Moment hybnosti, zákon zachování momentu hybnosti Moment hybnosti viz lépe Zákon zachování momentu hybnosti pro V izolované soustavě respektive když celková moment vnějších sil se rovná nule, je moment hybnosti stejný – zachovává se. Zákon zachování náboje V izolované soustavě se celkový náboj nemění. (samozřejmě se počty + a - mohou měnit) Např.: chemické rovnice nebo nebo Symetrie a zákony zachování viz