Page 68 - fizika_VII_LM

66 Mechanikai jelenségek. Mechanikai munka. Energia 3. FEJEZET

Kulcsfogalmak
A mechanikai energia megmaradása
⚫ összenergia
⚫ energiamegmaradás Észrevetted, hogy...?

⚫ A mozgási energia, a gravitációs helyzeti energia és a rugalmas helyzeti
energia mind mechanikai energia, mert a rendszerek makroszkopikus tulaj-
donságai határozzák meg.
⚫ A súrlódás nélküli mechanikai folyamatokban legalább az egyik energia-
típus csökken, egy másik pedig nő (1-3. ábra). Nincs olyan folyamat, amelyben
1. ábra – Lecsúszás közben a síző
gravitációs helyzeti energiája egyszerre mind a három energiatípus csökkenne vagy nőne.
csökken, mozgási energiája nő. ⚫ Ha súrlódással játszódik le egy mechanikai folyamat, megtörténhet, hogy
egyik energiatípus sem nő, de ilyenkor hő fejlődik.

Mit gondolsz?

A fenti észrevételekből kiindulva, lehetséges-e az, hogy a mechanikai ener-
giák összege állandó maradjon?
2. ábra – Miközben megnyúlik a
gumikötél, az ugró mozgási energi- Kísérletezz!
ája csökken, a gumikötél rugalmas
helyzeti energiája nő.
Mi történik az energiával? (szimulációs kísérlet)
A 4. ábrán látható sorozatképek azt szimulálják, hogy egy 100 g-os test
hogyan mozog a lejtőn lefelé, majd a lejtőt követő vízszintes szakaszon. A mozgó
test helyzetét azonos időközönként, másodpercenként 4-szer rögzítették a
képen. Ez 0,25 s-os mozgásidőt jelent 2 szomszédos helyzet között. Az első
3. ábra – Lefelé jövet a vonat (fenti) képen a mozgás súrlódás nélkül, a második (lenti) képen pedig súrló-
helyzeti energiája csökken, dással történt.
mozgási energiája nő. Felfelé menet ⚫ Mit kell tenned?
mindez fordítva történik.
Olvasd le a sorozatképről az adatokat, és számítsd ki: a test gravitációs hely-
zeti energiáját a lejtő csúcsán és a test sebességét, valamint mozgási energiáját
a vízszintes szakaszon. Hasonlítsd össze a kapott értékeket mindkét esetben!
⚫ Mit veszel észre?
Kezdetben a test helyzeti energiája (m · g · h) mindkét esetben 1 J. A test
sebességét az ábrán feltüntetett megtett út és a mozgásidő (0,25 s) arányával

4. ábra – Sorozatképek súrlódás lehet meghatározni. Súrlódás hiányában a test sebessége a vízszintes felüle-
2
nélkül és súrlódással mozgó testről. ten állandó, értéke 4,48 m/s (1,12 m/0,25 s). A mozgási energiája (m ∙ v /2) 1 J,
ami egyenlő a kezdeti gravitációs helyzeti energiával. Második esetben (súrló-
dással) a vízszintes felületen a test sebessége megállásig csökken, ennek meg-
Tudod-e? felelően a mozgási energia is nullára csökken.

▶ A PERPETUUM MOBILE vagy örök- ⚫ Hogyan magyarázod?
mozgó olyan szerkezet, amely ener- Súrlódásmentes mozgás során a gravitációs helyzeti energia mozgási ener-
giabefektetés nélkül mozogna. Nem giává alakult át, de az összenergia végig állandó volt (az összenergia megma-
lehet megvalósítani, mert ellent- radt). Súrlódással történő mozgás esetén a kezdeti helyzeti energiának csak
mond a fizika törvényeinek. egy része alakult mozgási energiává, így az összenergia a lejtőn történő mozgás
során csökkent. A súrlódás miatt az összenergia egy része hőenergiává alakult.
Pontosan annyi, amennyi „eltűnt” a kezdeti energiából.