⚡ Töö, võimsus ja energia
A = F · s, P = A / t, E = mv² / 2: interaktiivsed laborid.
Teooria ja valemite kaardid
Töö, võimsus, kineetiline ja potentsiaalne energia: tähised ja ühikud
Tööd tehakse siis, kui jõud suudab keha liigutada. Rohkem jõudu või pikem tee: rohkem tööd.
Näitab töö tegemise kiirust: kui kiiresti energia muutub. Sama töö kiiremini = suurem võimsus.
Eₚ = m · g · h
Eₖ on liikumise energia, Eₚ on kõrguse energia. Nende summa on koguenergia!
Tähiste spikker
ℹ️ Võimsust tähistatakse tähega P (power). Mõnes vanemas Eesti õpikus võid näha ka tähist N. See tähendab sama asja. Meie kasutame P-d, et seda mitte segi ajada njuutoniga (N), mis on jõu ühik.
Valemite treening 🧠
Kiire enesetest: kontrolli, kas oled valemid selgeks saanud
Valemite treening 🧠
Labor 1 · Töö ja jõu labor: kasti tõstmine
A = F · s · tõsta kast ja vaata, kui palju tööd tehakse
Töö ja jõu labor: kasti tõstmine
Liiguta liugureid ja vaata, kuidas raskusjõud (F) ja tehtud töö (A) reaalajas muutuvad. A = F · s
💡 Miks me kasutame njuutoneid (N), mitte kilogramme (kg)?
Igapäevaelus ütleme, et asjad „kaaluvad“ kilogrammides (10 kg), aga see on tegelikult nende mass. Füüsikas on töö tegemiseks vaja rakendada JÕUDU (F). Maa tõmbab kasti enda poole raskusjõuga. 10 kg massiga kasti tõstmiseks pead rakendama jõudu, mis on võrdne raskusjõuga: 10 kg · 10 N/kg = 100 N (Jõud). Seepärast ongi ülesannetes raskus tihti antud otse JÕUNA (100 N): siis saad kohe arvutada töö valemiga A = F · s.
Labor 2 · Jõusaali labor
A = F · s ja P = A / t · kumb robot on võimsam?
🏋️♂️ Mehaaniline töö ja võimsus
Füüsikas tehakse tööd siis, kui jõud suudab keha liigutada. Kui sa hoiad rasket kasti lihtsalt käes ja paigal seisad, siis sa füüsikalises mõttes tööd ei tee! Võimsus aga näitab seda, kui kiiresti sa seda tööd teed. Kui kaks sõpra tõstavad sama raske kasti sama kõrgele, teevad nad sama palju tööd. Kuid see, kes teeb seda kiiremini, on võimsam!
Jõusaali labor: kumb on võimsam?
Labor 3 · Kasuteguri labor: kaldpind ja hõõrdumine
η = A_kasulik / A_kogu · 100%
⚙️ Kasutegur ja kaldpind
Kujuta ette, et pead tõstma raske kapi auto haagisele. Otse üles tõsta sa seda ei jaksa. Mida sa teed? Paned laua ja lükkad kapi mööda kaldpinda üles! Kaldpind aitab vähendada lükkamiseks kuluvat jõudu, kuid paraku kaotame teepikkuses. Lisaks raiskab kapi lohistamine mööda karedat lauda energiat (hõõrdumine). Kasutegur näitab, mitu protsenti meie tehtud tööst läks reaalselt kapi tõstmiseks ja kui palju kulus lihtsalt hõõrdumise ületamiseks.
🛠️ Kaldpinna labor: miks me asju lohistame?
Muuda kapi massi, kaldpinna pikkust ja pinna karedust. Vaata, kuidas muutub jõud, töö ja kasutegur.
Labor 4 · Potentsiaalse energia labor
Eₚ = m · g · h · kliki kõrgusele ja vaata, kuidas kõrgus energiat muudab
Klõpsa tähtedel, et näha selgitust!
Kas märkasid? Kui h = 0 (pall on maas), siis Ep = 0. Potentsiaalne energia on olemas vaid siis, kui keha on kõrgemal.
Labor 5 · Tänavasimulaator (kineetiline energia)
Eₖ = m · v² / 2 · miks kiiruse kahekordistamine neljakordistab energia?
Tõukeratta kineetiline energia ja pidurdusteekond
Vali kiirus, mass ja kaitsevarustus: vaata, kuidas füüsika tänaval toimib.
Labor 6 · Energia muundumise areen
Eₚ = m·g·h, Eₖ = m·v²/2: energia jäävuse seadus
🔄 Energia jäävus ja muundumine
Energiat ei saa tekitada ega hävitada: see on looduse raudne seadus! Energia saab ainult kanduda ühelt kehalt teisele või muunduda ühest liigist teise. Mehaanilises süsteemis mängivad omavahel pidevalt palli kaks energia liiki: kõrguse energia (potentsiaalne) ja liikumise energia (kineetiline).
Energia muundumise areen
⚠️ Pane tähele! Kuigi roheline (Ep) ja sinine (Ek) tulp käivad pidevalt üles-alla nagu kaalukausid, ei muutu nende summa ehk purpurne tulp (E kogu) mitte ühegi džauli võrra. See ongi ENERGIA JÄÄVUSE SEADUS!