Aktivnosti za samostalno učenje

1. Rad koji obavimo na tijelu djelovanjem stalne sile uvijek je jednak umnošku sile kojom smo djelovali i ukupnog prijeđenog puta.

   Da

   Ne

   

   null

   null

2. Korisnost stroja koji ulaznu energiju pretvara u korisnu može iznositi $100$ %.

   Da

   Ne

   

   null

   null

3. U zatvorenom je sustavu rad koji uložimo pri napinjanju praćke jednak elastičnoj potencijalnoj energiji koju ona dobije.
   

   Da

   Ne

   

   null

   null

4. Rad rezultantne sile koja djeluje na automobil dok se on giba jednoliko usporeno po pravcu ima negativan iznos.
   

   Da

   Ne

   

   null

   null

5. Mehanička je energija tijela očuvana. To znači da ako se kinetička energija tijela povećava, potencijalna mu se energija smanjuje.

   Da

   Ne

   

   null

   null

Raspravite s prijateljima:

1. Rad koji okolina obavi nad sustavom dovodi energiju sustavu. Rad koji obavlja sustav nad okolinom obavlja se na račun energije sustava. Nađite primjere koji potkrepljuju te dvije tvrdnje.
   
2. Do kojih pretvorbi energije dolazi kada se biciklom penjete uz brdo, a do kojih kada se spuštate niz brdo okrećući pedale?
   
3. Pronađite primjer koji će vam pomoći objasniti ograničenja zakona očuvanja mehaničke energije. Do kojih pretvorbi dolazi u vašem primjeru i koje sile djeluju? Kakvu ulogu u objašnjenju imaju konzervativne i disipativne sile?

Pokus

Koliki je rad?

Istražite koliki je rad sile. Ponovite koje veličine trebate mjeriti da biste odredili rad.

Potreban pribor:

• drveni kvadar s nalijepljenim brusnim papirom
  
• dinamometar (mjernog područja prema težini kvadra)
  
• metarsko mjerilo
  
• kutomjer.

a. Djelovanje stalnom silom tako da se tijelo pravocrtno giba u smjeru djelovanja sile

Označite na stolu pravac te njime dinamometrom povlačite kvadar stalnom silom $F$ tako da tijelo prijeđe duž pravca određeni put  $s.$ Tijekom gibanja očitajte silu na dinamometru te izračunajte rad $W.$

b. Djelovanje stalnom silom pod kutom prema podlozi

Budući da sila djeluje pod stalnim kutom, tijelo se ne giba u smjeru sile, već vodoravno, pa rad obavlja komponenta sile u tome smjeru. 

Kako ćete u tom slučaju odrediti rad?

Kako ćete odrediti vodoravnu komponentu sile (razmislite kako primijeniti paralelogram sila da odredite vodoravnu komponentu)?

Nacrtajte paralelogram sila. Naznačite ostale komponente u paralelogramu sila. Odredite ih mjerenjem s pomoću dinamometra.

Izračunajte rad $W.$

Usporedite dobivenu vrijednost s radom u situaciji kada se sila i pravac puta poklapaju.

Kada je obavljeni rad veći?

Ponovite pokus uz različite vrijednosti kuta.

Raspravite:

Kako rad ovisi o kutu pod kojim sila djeluje?

Koliki je rad ako je kut  $\mathrm{90}\mathrm{°}?$

Pri povlačenju kvadra nastojte da je sila što je očitavate na dinamometru uvijek stalna te da je, zbog uspoređivanja rada, put duž kojeg sila djeluje također uvijek jednak.

Pokus

Sila djeluje pod kutom – rad kao proces pretvorbe energije

Potreban pribor: stalak s koloturom, kvadar, dinamometar, nit, uteg.

Rad povlačenja kvadra pod kutom promotrite kao promjenu gravitacijske potencijalne energije utega (mišićnu silu ruke zamjenjujemo gravitacijskom silom).

Primijenite zakon o očuvanju energije.

Čemu je jednaka promjena gravitacijske energije utega pri promjeni visine za $\mathrm{\text{Δ}}h$ dok se kvadar pomakne za $\mathrm{\text{Δ}}s?$

Sastavite uređaj kao na slici.

Zabilježite visinu utega $h.$ Odredite promjenu visine utega $\mathrm{\text{Δ}}\mathit{\text{h}}$ i izračunajte rad utega $W$ iz promjene njegova položaja.​

Usporedite dobivenu vrijednost s radom iz prethodnog pokusa, uz uvjet da je sila djelovala pod jednakim kutom. Kako ćete to postići?

Rezultati dobiveni ovom metodom tek su približni, i to samo za relativno male kutove. Raspravite što je s komponentom sile kada je kvadar sve bliži stalku (utegu)?

Ponovite pokus i obratite pozornost na brzine gibanja kvadra i utega.

Raspravite kako se giba uteg, a kako kvadar? Obrazložite i pribilježite svoja zapažanja.

Pokus

Provjera zakona očuvanja energije za sustav kolica – uteg

Podsjetite se kako glasi zakon očuvanja energije te provjerite vrijedi li taj zakon za sustav kolica – uteg.

Potreban pribor: elektromagnetsko tipkalo, uteg mase $200 \mathrm{g},$ škripac s koloturom, odbojnik, konac, papirna traka, ravnalo, dva drvena klina, škare.

Sastavite uređaj kao na slici.

Da biste odredili potrebnu duljinu niti kojom ćete povezati uteg i kolica, položite uteg na pod, pri čemu kolica povezana s pomoću niti za uteg trebaju biti udaljena od odbojnika za svoju cijelu duljinu.

Pričvrstite traku na kolica i provucite kroz tipkalo. Pustite sustav kolica – uteg da se giba.

Što otkriva zapis na traci? Zašto se na početku kolica gibaju jednoliko ubrzano?

Sa zapisa na traci odredite u kojem se trenutku kolica počinju jednoliko gibati.

Zašto se kolica nastavljaju jednoliko gibati?

Kako biste odredili gravitacijsku potencijalnu energiju utega? Koje vrijednosti trebate mjeriti da biste je odredili?

Kako biste odredili kinetičku energiju sustava kolica – uteg?

Zašto je za određivanje kinetičke energije s trake bitan podatak o stalnoj brzini sustava?

Odredite stalnu brzinu sustava s pomoću zapisa s trake.

Izračunajte koliko se promijenila kinetička energija sustava kolica – uteg.

Usporedite promjenu gravitacijske potencijalne energije utega i kinetičke energije sustava. Raspravite jesu li one jednake ili se razlikuju.

Iskazuje li rezultat približno ili potpuno očuvanje mehaničke energije?

Ako promjene potencijalne i kinetičke energije sustava kolica – uteg nisu međusobno potpuno jednake, navedite koji su uzroci.