Работа и энергия: 10 класс
Работа силы под углом, мощность, кинетическая и потенциальная энергия, закон сохранения энергии и столкновения. Ниже — кратко о главном, таблица и частые ошибки.
Все 14 заданий темы — в полном тренажёре
- Подсказка и пошаговое решение каждой задачи
- 7 уроков с теорией и чертежами
- Отчёт для родителя: что решено и где ошибки
Пробуйте. Условия — для родителей
Уровни сложности
В теме 14 заданий на 4 уровнях: разминка, основной, сложный, со звёздочкой.
Работа и энергия — кратко
- Определение
Работа постоянной силы F на прямолинейном перемещении s равна произведению модулей силы и перемещения на косинус угла α между ними: A = F · s · cos α. Единица работы — джоуль: 1 Дж = 1 Н · м. Работа — скалярная величина.
- Определение
Средняя мощность — отношение работы к промежутку времени, за который она совершена: N = A : t. Единица мощности — ватт: 1 Вт = 1 Дж/с. Мгновенная мощность силы при скорости тела v: N = F · v · cos α, где α — угол между силой и скоростью.
- Кинетическая энергия
Кинетическая энергия тела массой m, движущегося со скоростью v, равна Eк = mv2 : 2. Это скалярная величина, она не зависит от направления скорости и всегда неотрицательна. Единица — джоуль.
- Потенциальные силы
Сила называется потенциальной (консервативной), если её работа при перемещении тела зависит только от начального и конечного положений и не зависит от формы траектории. Работа такой силы по замкнутому пути равна нулю. Потенциальны сила тяжести, сила тяготения, сила упругости. Сила трения и сопротивления — непотенциальные.
- Закон сохранения механической энергии
Полная механическая энергия системы E = Eк + Eп. Если в замкнутой системе действуют только потенциальные силы (тяжести, упругости, тяготения), её полная механическая энергия сохраняется: Eк1 + Eп1 = Eк2 + Eп2.
Работа и энергия в таблице
| Величина | Формулы | Когда сохраняется |
|---|---|---|
| импульс | p = m · v, Δp = F · Δt | в замкнутой системе, при ударах и взрывах, по оси без внешних сил |
| кинетическая энергия | Eк = mv2/2, A = ΔEк | меняется на работу всех сил |
| потенциальная энергия | Eп = mgh, kx2/2, A = −ΔEп | для потенциальных сил |
| механическая энергия | E = Eк + Eп | только потенциальные силы; иначе ΔE = Aнепот |
| работа и мощность | A = Fs cos α, N = Fv cos α | — |
Пример с ответом
Условие. Санки тянут за верёвку силой 60 Н, направленной под углом 30° к горизонту. Какую работу совершает сила на пути 50 м?
Ответ. ≈ 2,6 кДж.
2 шага с пояснениями — в полном тренажёре, в уроке «Работа силы».
Открыть разбор →Частые ошибки
-
Ошибка 1α — угол между силой и перемещением. На наклонной плоскости угол между силой тяжести и перемещением вдоль склона равен 90° − угол наклона, а не самому углу наклона.
-
Ошибка 2Сила упругости растёт с удлинением, поэтому её работа — площадь треугольника kx2 : 2, а не произведение конечной силы на удлинение.
-
Ошибка 3В N = F · v скорость подставляют в м/с. При 72 км/ч и силе 1500 Н мощность 1500 · 20 = 30 кВт, а не 108 кВт.
Физика · 10 класс
Что внутри темы
- Урок 1Работа силы
- Урок 2Мощность
- Урок 3Кинетическая энергия
- Урок 4Потенциальная энергия
- Урок 5Закон сохранения механической энергии
- Урок 6Работа непотенциальных сил. Столкновения
- Урок 7Проверь себя: законы сохранения
В полном тренажёре — 7 уроков с теорией и чертежами, задания 3 уровней, подсказки и разбор каждой задачи.
Чему научится ученик
- Вычислять работу силы под углом к перемещению
- Находить мощность N = F · v · cos α
- Применять теорему о кинетической энергии
- Находить работу по графику силы
- Применять закон сохранения механической энергии
- Решать задачи о столкновениях законами импульса и энергии
Ключевые понятия:работа силыджоульмощностькинетическая энергиятеорема об изменении кинетической энергиипотенциальная энергияпотенциальные силынепотенциальные силыполная механическая энергиязакон сохранения механической энергииупругий ударнеупругий удар
Что требует школьная программа
Вычислять работу постоянной силы A = F · s · cos α и мощность силы; формулировать и применять теорему об изменении кинетической энергии; вычислять потенциальную энергию тела у поверхности Земли и упруго деформированной пружины; различать потенциальные и непотенциальные силы; применять закон сохранения механической энергии и связь работы непотенциальных сил с изменением энергии; описывать упругие и неупругие столкновения.
Что повторить и что дальше
Закон сохранения импульса: упругий и неупругий ударФизика, 10 класс
Физика, 10 класс
Основные положения МКТФизика, 10 класс
Вопросы
Работа и энергия · 10 классВ каком классе проходят тему «Работа и энергия»?
В 10 классе, предмет «Физика».
Что повторить перед этой темой?
Закон сохранения импульса: упругий и неупругий удар (10 класс).
Что можно решить бесплатно?
Несколько задач прямо на этой странице. Подсказки, пошаговые решения и задания всех уровней — в полном тренажёре, первые 14 дней бесплатно.
Все темы 10 класса и отчёт для родителя
Первые 14 дней полный тренажёр бесплатно.
