« Vojtova stránka | « Témata Fyziky

Obsah

• Práce, Výkon a Energie
  • Práce
  • Výkon
  • Energie
  • Přeměny energie
  • Účinnost
• Jednoduché stroje
  • Páka
  • Kladka
  • Nakloněná rovina
  • Šroub

Práce, Výkon a Energie

Práce

• Těleso koná práci, jestliže působí silou na jiné těleso a přemísťuje ho po určité dráze
• Práci značíme W
• Jednotka práce je J [džaul]
• Výpočet práce W = F ⋅ s
• Další výpočty práce: W = m ⋅ G ⋅ h nebo W = P ⋅ t

• Vzorový příklad:
  Šnek o váze gramů vylezl na hlávku zelí o výšce cm. Jakou vykonal práci?
• m = 15g = 0,015kg
  s = 25cm = 0,25m
  W = ?
  F = m ⋅ g
  F = 10 ⋅ 0,015 = 0,15N
  W = F ⋅ s
  W = 0,015 ⋅ 0,15N = 0,00375J
  Šnek vykonal práci 0,00375J

Výkon

• Výkon je práce vykonaná za určitou dobu
• Výkon značíme P
• Jednotka výkonu je W [watt]
• watt = J / s
• Výpočet výkonu P = W : t nebo P = F ⋅ v

Pozor!

• Místo názvu jaul [J] se někdy používá slovo wattsekunda [Ws]
• Můžeme tedy používat i odvozené jednotky watthodina [Wh], kilowatthodina [kWh] atd.
• 1 Ws = 1 J
• 1 Wh = 3600 Ws
• 1 Wh = 3 600 J = 3,6 kJ

Energie

• Energie je fyzikální veličina, která vyjadřuje množství práce, která může být vykonána
• Energii značíme E
• Jednotka je Jaul – J (Ws, kWh, MWh)
• Energii dělíme na polohovou energii a pohybovou energii

Druhy energie podle působící síly

• Mechanická energie
  • Kinetická (pohybová) energie
  • Potencíální (polohová) energie
    • Gravitační potenciální energie
    • Potenciální energie pružnosti
    • Tlaková potenciální energie
• Elektrická energie
• Magnecká energie
• Energie záření
• Energie vlnění
• Vnitřní energie
  • Tepelná energie (teplo)
  • Jaderná energie
  • Chemická energie (vazebná energie)
  • Klidová energie

Druhy energie podle zdroje

• Sluneční energie
• Vodní energie
• Větrná energie
• Geotermální energie
• Energie mořských vln
• Parní energie
• Svalová energie
• Světelná energie
• Energie ohně
• Jadernná energie

Polohová energie

• Polohová energie je druh mechanické energie, kterou těleso získá při zvyšování své nadmořské výšky
• Polohová energie se vždy určuje směrem k určitému místu, na kterém stanovíme její nulovou hodnotu
• Výpočet polohové energie: E_p = m ⋅ g ⋅ h

Pohybová energie

• Pohybová energie je druh mechanické energie, kterou má pohybující se těleso
• Je určena hmotností tělesa a jeho rychlostí
• Výpočet pohybové enrgie: E_k = 1 / 2 m ⋅ v

Přeměny energie

• Energie se nedá vyrobit ani zničit → energie se přeměňuje z jednoho druhu na jiný
• Většina energie, kterou využíváme je ze Slunce

Zákon zachování enrgie

• Soustava těles, která si s okolím nevyměňuje energii, má stále stejnou celkovou energii.
• Energii nelze vyrobit ani zničit, pouze se přeměňuje z jednoho druhu na jiný.
• Pokud se mechanická energie nemění v jiné druhy energie, platí zákon zachování
  mechanické energie(součet polohové a pohybové energie je stále stejný)
• Perpetuum mobile = stroj, který stále pracuje bez dodání energie (není možné ho vyrobit)

Účinnost

• Účinnost je podíl vykonané práce a vydané energie
• Účinnost značíme η (éta)
• Účinnost nemá jednotku, ale často se udává v % (x100)
• Výpočet účinnosti: η = P / P = výkon/příkon
• Další vzorec na účinnost: η = W_vykonaná/E_dodaná

Co je to příkon?

• Příkon se značí P (stejně jako výkon)
• Příkon u elektrospotřebičů vyjadřuje, jak velké množství elektrické energie je potřeba do zařízení přivést,
  aby byl dosažen požadovaný výkon. Zjednodušeně lze říct, že příkon ukazuje, kolik elektrické energie
  spotřebuje zařízení za 1 hodinu.

Jednoduché stroje

• Jednoduché stroje jsou zařízení, která přenášejí sílu a mechanický pohyb z jednoho tělesa na druhé.
  Přitom umožňují měnit směr síly, přenášet její působiště a znásobovat velikost této síly.

Páka

• Páka je jednoduchý stroj. Je to tyč, která je otočná kolem pevného bodu
• Dělí se na jednozvratnou a dvojzvratnou
• Páka v rovnováze: F ⋅ r = F´ ⋅ r´

Jednozvratná páka

• Jednozvratná páka je taková, kdy břemeno i pracovní síla působí na stejné straně od pevného bodu.

Dvojzvratná páka

• Dvojzvratná páka je páka, na níž břemeno a pracovní síla působí na opačných stranách od pevného bodu.

Kladka

• Pevná kladka umožňuje měnit směr síly
• Volná kladka snižuje potřebnou sílu na polovinu
• Kladkostroj – sdružení volných a pevných kladek, umožňuje sílu snížit vícekrát

Nakloněná rovina

• Síla potřebná k pohybu vzhůru po nakloněné rovině je tolikrát menší než tíhová síla,
  kolikrát je délka roviny větší než její síla.
• F = F_g ⋅ h / s
• Ve skutečnosti je práce na nakloněné rovině vždycky větší. Musíme totiž překonávat tření.
  Snížuje pouze potřebnou sílu.

Šroub

• Šroub je nakloněná rovina natočená na válci. Síla potřebná k otáčení
  šroubem je mnohokrát menší než síla, kterou šroub působí v ose.
• Vrub se od šroubu liší kuželovitým tvarem