Upload
dragandusper
View
109
Download
5
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Energija i Rad-1
Citation preview
ENERGIJA I RADZakon održanja energijeZakon održanja količine
kretanjaSudari
Fizika 1
Zakoni očuvanja u prirodi
Da li se kretanje čestica može određivati na osnovu drugih zakona osim Newtonovih
Jedan od odgovora je DA i to preko zakona očuvanja energije i impulsa
Postoji nekoliko zakona održanja većinom su posljedica određenih simetrija u svemiru
energija impuls moment impulsa naboj spin barionski broj stranost
Zakoni očuvanja u prirodi
Prednosti korištenja zakona održanja
- Ne ovise od oblika putanje ne oviseod osobina sila koje djeluju u nekomprocesu
- Mogu se primijeniti i na pojave za kojenisu poznate sile fizika elem čestica
- Ne mijenjaju se pri transformacijikoordinata
Rad i energija Mehanički rad
Pomjeranje materijalne tačke (tijela) po nekom putu pod djelovanjem neke sile u mehanici
se naziva radrad
Rad sile se određuje skalarnim produktom vektora sile i vektora puta po kome se
pomjerala materijalna tačka (tijelo)
cos( ) cosW F s F s F s Fs
Rad i energija Mehanički rad
Rad je pozitivan kada sila i rastojanje zaklapaju oštar ugao α lt π2
Sila vrši negativan rad ako sa pravcem vektorapomaka zaklapa tupi ugao α gt π 2
Sila ne vrši rad kad sa pomijeranjem zaklapa pravi ugao α = π 2 ili ako se čestica ne
pomjera
cos( ) cosW F s F s F s Fs
Rad konstantne sile
Rad konstantne sile
Rad promjenjive sile
Rad promjenjive sile
Ako je F=f(s) ukupan rad je jednak zbiru elementarnih radova napravljenih na konačnom broju pravolinijskih dijelova puta na koje je podijeljeno pomjeranje
2
11
11
lim
0s
s
i
n
ii
i
i
n
ii
n
ii
sdFsFW
naskadaili
sFWW
Rad promjenjive sile
Rad je jednak integralu projekcije sile Fx=Fcosα i pomaka ds
Ako su početna i krajnja tačka puta zadane vektorima r1 i r2 tada je rad definiran sa
2
1
r
r
W F dr
Mehanički rad
Iz obrasca
A = F middot s
dobijemo jedinicu za rad
[kg m2 s-2 = Nm = J] koja je dobila posebno ime Džul Joule
Rad je skalarna veličina
Energija
Energija je sposobnost vršenja rada Što tijelo ima veću energiju to je moguće od njega dobiti veći rad Energija je skalarna veličina koja se prema definicija mjeri radom koji tijelo može da vrši
Ako tijelo vrši rad energija mu se smanjuje
Ako okolina vrši rad na tijelu energija tijela se povećava
Oblici mehanička termička kemijska električna nuklearna i dr
Energija može prelaziti iz jednog oblika u drugi
Mehanička energija kinetička i potencijalna
Kinetička-uzrokovana kretanjem
Potencijalna ndash usljed položaja tijela
k
v
v
s
s
v
v
s
s
Evm
vmvmW
vdvmdtvdt
vdmds
td
vdmsdFW
2
21
22
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
22
1
Kinetička energija
Kinetička energija je - energija kretanja
Svako tijelo koje se kreće u stanju je da vrši neki rad tj posjeduje kinetičku energiju
izraz za kinetičku energiju
Ek= mv22
Priraštaj kinetičke energije = izvršenom radu
W= mv222 ndash mv1
22 =Ek2 ndash Ek1=∆Ek
Potencijalna energija
Sposobnost vršenja rada zbog posebnog položaja tijela
Tijelo na visini h iznad Zemlje sposobno je spuštajući se izvršiti rad
Elastična opruga nategnuta izvrši rad kada se vraća u ravnotežni položaj
Gravitaciona potencijalna energija
Gravitaciona potencijalna energija tijela izražava se radom koji sila teže izvrši kada to tijelo pada slobodno bez trenja i smetnji sa gornjeg nivoa na donji Ako je razlika nivoa h a masa tijela m onda rad predstavlja mjeru za potencijalnu energiju tijela Ep odnosno
Ep = Gh = mghMože se pokazati da rad ne zavisi od oblika
putanje već samo od razlike nivoa h te izraz važi uopšte bez obzira na oblik putanje
Gravitaciona potencijalna energija
( )
( )
B
A
r
B A
r
B A
W F dr mg r r
W mgy mgy
Konzervativne i nekonzervativne sile
- Sila kod koje rad ne zavisi od puta nego samo od početnog i krajnjeg položaja tijela zove se konzervativna sila
Rad konzervativne sile po zatvorenom putu jednak je nuli
- Sile čiji rad zavisi od puta po kojem tijelo prelazi iz jednog položaja u drugi nazivaju se nekonzervativnim silama takve su disipativne sile trenja i dr
0 sdFk
Rad stalne tangencijalne sile W = Fs
rad sile trenja Ftr=microN na putu s
Wtr = -microNs
Rad sile zemljine teže pri pomjeranju tijela mase m iz položaja A u položaj B nalazimo kao zbir
proizvoda sile zemljine teže i projekcije malih pomaka ∆ri na pravac sile (vertikalni pravac)
Projekcije pomaka na vertikalni pravac su ∆h1 ∆h2∆hn ( ∆hi ndash projekcija pomaka ∆ri na
vertikalan pravac)
Rad elastične sileF = - k ΔLW = frac12 k (x2 ndash x1)2
Rad pri savlađivanju sile trenja
Sile trenja nastaju kao posljedica hrapavosti dodirnih površina tijela Ove sile teže da spriječe kretanje tijela pa se često nazivaju i otpor trenja Sila trenja ne zavisi od veličine već od vrste dodirne povšine a maksimalana je kada tijelo miruje Ftr = μ ∙ N
micro - koeficijent trenja koji zavisi od podloge N - normalna komponenta sile na podlogu
Rad sile trenja Wtr = micro ∙ N ∙ s = micro Gsinα ∙ s
Zakon održanja mehaničke energije
Ukupna mehanička energija u izolovanom sistemu u kome djeluju samo konzervativne sile ostaje konstantna ne mijenja se u toku kretanja
E = Ek + Ep
Energija se ne može uništiti niti iz ničega stvoriti ona može samo da prelazi iz jednog oblika u drugi- to je zakon očuvanja energije
Zakon održanja energije
Zakon očuvanja energije uključuje pojmove kinetičke energije potencijelne energije i rada Ti pojmovi lako razumljivi na jednostavnom primjeru na prirodan način proizlaze iz drugog Newtonovog zakona
Zakon o očuvanju energije kazuje da je za sistem ukupna energija sistema stalna
Prikazati ćemo taj zakon na dva primjera slobodan pad i jednostavno klatno
ZAKON ODRŽANJA MEHANIČKE ENERGIJE
+
E = Ek + Ep=const
Primjer Slobodan pad
U trenutku t = 0 pustimo tijelo da slobodno padaPotencijalna energija dok tijelo miruje iznosi
Kinetička energija tijela koje se kreće iznosi
Ukupna energija je Euk= U + K
U svakom položaju ukupna energija jednaka je E
Ako tijelo pada prema površini Zemlje sila teževrši rad jednak prirastu kinetičke energije tijela
ili na površini Zemlje (y = 0)
Kako je biće
Potencijalno polje sila
POLJE SILA-prostor u kojem u svakoj tački na tijelo djeluju druga tijela silama koje se mijenjaju od tačke do tačke po određenom zakonu Kada su te sile konzervativne polje se zove POTENCIJALNO
Polje centralnih sila u kojem je F=f(r) ndash u njemu pravac djelovanja neke sile prolazi kroz neki centar a iznos sile zavisi samo od rastojanja od tog centra
Gravitaciono i polje el sila je centralno
Rad sila u gravitacionom polju
Gravitaciono polje je centralno polje
Sila je
0221 r
r
mmF
Rad sila u gravitacionom polju
drr
mmsdr
r
mmsdFdW
221
0221
drds
drdsdssdr 1cos10
Potencijalna energija tijela mase m2
)11
()1
(12
21212
1 rrmm
rmmW r
r
r
mmE p
21
221
12112
11)()(
rmm
rmmWEE pp
Razmotrimo 3 slučaja
Tri slučaja za E=Ek+Ep
Izbacivanje satelita sa Zemlje
hR
MmmvE
Z 2
02
1
Jednačina konusnih presjeka daje zae lt 1 elipsu e = 1 parabolu e gt 1 hiperbolu i za e = 0 kružnicu (e-linearni ekscentricitet)
Kada dostigne visinu h satelit dobiva početnu brzinu v0
Za E negativno satelit će se kretati poelipsi u čijem jednom fokusu je ZemljaTada satelit pada na Zemlju Šta je prvakosmička brzina
Za E=0 putanja je parabola
Za E pozitivno putanja je hiperbolaEkveća od Ep
Parabolična putanja
Da bi vrijedilo e=1 treba biti E=0 Dakle ako se tijelo kreće u gravitacijskom polju po paraboli njegova ukupna energija jednaka je nuli Prema tome u svakoj tački putanje njegova je kinetička energija jednaka potencijalnoj na temelju čega možemo dobiti izraz za brzinu pri paraboličnom kretanju
r = RZ+h
(II kosmička brzina)
Hiperbola
Za slučaj hiperbole kada je e gt 1 treba biti E gt 0 Kinetička je energija veća od potencijalne Tijelo napušta gravitacijsko polje oslobađa se Zemljine teže
Rad elektrostatske sile
Rad koji vrši elektrostatska sila
)11
(12
21221
2
1rr
qqkdrr
qqkW
r
r
r
qqkE p
21
Potencijalna energija elastično deformisane opruge
Elastičnu potencijalnu energiju ima tijelo na kome je izvršen rad protiv neke elastične sile
Za utvrđivanje te veze potrebno je da izračunamo elementarni rad ΔW koji sila polja pri malom pomjeranju tijela Δs vrši duž proizvoljno izabranog pravca u prostoru Taj rad je jednak
ΔW = FsΔs i važi ΔW=- ΔEp
gdje je Fs projekcija sile F na pravac s
Veza između potencijalne energije i sile
Veza između potencijalne energije i sile
Za potencijalno polje vrijedi da je sila jednaka gradijentu potencijalne energije sa suprotnim znakom
F = - grad Ep
tj )( k
z
Ej
y
Ei
x
EF ppp
a a agrad a i j k
x y z
Zakon održanja impulsa
Proizvod mase čestice i brzine naziva se impuls ili količina kretanja čestice
vmp
Fdt
vmd
dt
pd
Ovo je naopćenitiji slučaj II Newtonovog zakona i zove se zakon promjene
impulsaUkupna količina kretanja zatvorenog
sistema je konstantna bez obzira kakvi se procesi i međujelovanje
događali u sistemuzakon održanja impulsa
constvmpi
iiukupni
Zakon održanja količine kretanja iliimpulsa
Ukupna količina kretanja u zatvorenom izoliranom sistemu je konstantna bez obzira kakvi se procesi odigravaju u sistemu
puk = konst
Iz II Newtonovog zakona
Fuk= dpukdt = 0 slijedi puk = konst
Primjena zakona očuvanja energije i impulsa
Sudari tijela
Elastičan sudar
Neelastičan sudar
Sudari tijela
Najčešća primjena zakona održanja impulsa je u izučavanju sudara tijela
Sudari tijela su pojave kod kojih su nepoznate ili priroda ili intenzitet sila koje djeluju u njima ili oboje
Sudari dvaju tijela može biti elastičan djelimično elastičan i neelastičan
Sudari tijela
Sudar je savršeno elastičan kada nema gubitka energije već je ukupna kinetička energija očuvana
Sudar je savršeno neelastičan kada se tijela nakon sudara deformišu spoje i zajedno nastave kretanje kao jedno tijelo Tu se jedan dio kinetičke energije izgubi i pretvori u druge oblike energije
Elastični i neelastični sudariSudar dvije čvrste loptice je približno elastičan
- Pri njemu vrijedi zakon održanja količine kretanja i zakon održanja energije
Swinging Balls
A popular demonstration of conservation of momentum and conservation of energy features several polished steel balls hung in a straight line in contact with each other If one is pulled back and allowed to strike the line one ball flies out the other end If two balls are sent in two come out and so forth
Swinging Balls
Centralni elastični sudari
Ovo je sudar pri kome brzine jedne i druge kuglice leže na istom pravcu koji prolazi središtem obje kugle
Ukupna količina kretanja prije i poslije sudara je ista
22112211 umumvmvm
Centralni elastični sudari
ukupna kinetička energija prije i poslije sudara je istavrijedi zakon održanja en
Centralni elastični sudari
Brzine kugli poslije sudara (dobiju se rješavanjem prethodnih dviju jednadžbi održanja impulsa i energije
21
112122
21
221211
2)(
2)(
mm
vmvmmu
mm
vmvmmu
Predana energija pri centralnom elastičnom sudaru(v2=0)
Predana energija imaće max vrijednost kada su iste mase m1 i m2 Tada je
ΔE = E1
1 1
2 2 331
21 11
1212
E E E
mv vE
E vmv
2
2 11 1
1 2
1 21
1 2
4
m mE E
m m
m mE E
m m
Posebni slučajevi elast sudara jednake mase čestica -izmijeniće brzine Ako druga
kugla miruje poslije sudara prva kugla se zaustavi dok druga odleti brzinom koju je imala prva kugla prije sudara
Savršeno elastična kugla mase m i brzine v udara u vrlo veliku kuglu ili savršeno elastičan zid Kugla se odbija jednakom brzinom kojom je i došla Zid pri tome dobiva impuls sile 2mv a ne dobiva nikakvu energiju jer kugla prilikom sudara ne mijenja energiju
Kada vrlo velika kugla udari kuglicu koja miruje brzina joj se vrlo malo promijeni dok lagana kuglica odleti brzinom koja je dva puta veća od brzine upadne kugle
Centralni neelastični sudari
Pri savršeno neelastičnom sudaru kugle se nakon sudara deformiraju slijepe i kreću zajedno brzinom u
Kinetička energija se smanjuje prilikom neelastičnog sudara
Razlika kinetičkih energija prije i poslije sudara predstavlja gubitak mehaničke energije
Snaga
snaga je brzina vršenja radaP = Wt
Jedinica za snagu je dobila poseban naziv a predstavlja rad od 1J u 1 sekundi tj VAT - W
[1W = 1J1s]- Snaga je skalarna veličina - dobiva se dijeljenjem rada kao skalarne veličine vremenom koje je takođe skalar
- Ako napišemo dA = F middot dL a pošto je dLdt= v onda možemo napisati da je snaga jednaka P = F middot v
Snaga ndash brzina iskorištavanja energije ili brzina
transformacije energijeU slučaju mehaničkog rada (kretanja tijela po nekom putu) razvija se snaga To je brzina iskorištavanja energije ili brzina transformacije energije
komponenta brzine u smjeru kretanja je vα Iz izraza za potencijalnu energiju snaga se računa kao
Snaga je funkcija vremena jer masa ima veću brzinu što tijelo pada duže
Zakoni očuvanja u prirodi
Da li se kretanje čestica može određivati na osnovu drugih zakona osim Newtonovih
Jedan od odgovora je DA i to preko zakona očuvanja energije i impulsa
Postoji nekoliko zakona održanja većinom su posljedica određenih simetrija u svemiru
energija impuls moment impulsa naboj spin barionski broj stranost
Zakoni očuvanja u prirodi
Prednosti korištenja zakona održanja
- Ne ovise od oblika putanje ne oviseod osobina sila koje djeluju u nekomprocesu
- Mogu se primijeniti i na pojave za kojenisu poznate sile fizika elem čestica
- Ne mijenjaju se pri transformacijikoordinata
Rad i energija Mehanički rad
Pomjeranje materijalne tačke (tijela) po nekom putu pod djelovanjem neke sile u mehanici
se naziva radrad
Rad sile se određuje skalarnim produktom vektora sile i vektora puta po kome se
pomjerala materijalna tačka (tijelo)
cos( ) cosW F s F s F s Fs
Rad i energija Mehanički rad
Rad je pozitivan kada sila i rastojanje zaklapaju oštar ugao α lt π2
Sila vrši negativan rad ako sa pravcem vektorapomaka zaklapa tupi ugao α gt π 2
Sila ne vrši rad kad sa pomijeranjem zaklapa pravi ugao α = π 2 ili ako se čestica ne
pomjera
cos( ) cosW F s F s F s Fs
Rad konstantne sile
Rad konstantne sile
Rad promjenjive sile
Rad promjenjive sile
Ako je F=f(s) ukupan rad je jednak zbiru elementarnih radova napravljenih na konačnom broju pravolinijskih dijelova puta na koje je podijeljeno pomjeranje
2
11
11
lim
0s
s
i
n
ii
i
i
n
ii
n
ii
sdFsFW
naskadaili
sFWW
Rad promjenjive sile
Rad je jednak integralu projekcije sile Fx=Fcosα i pomaka ds
Ako su početna i krajnja tačka puta zadane vektorima r1 i r2 tada je rad definiran sa
2
1
r
r
W F dr
Mehanički rad
Iz obrasca
A = F middot s
dobijemo jedinicu za rad
[kg m2 s-2 = Nm = J] koja je dobila posebno ime Džul Joule
Rad je skalarna veličina
Energija
Energija je sposobnost vršenja rada Što tijelo ima veću energiju to je moguće od njega dobiti veći rad Energija je skalarna veličina koja se prema definicija mjeri radom koji tijelo može da vrši
Ako tijelo vrši rad energija mu se smanjuje
Ako okolina vrši rad na tijelu energija tijela se povećava
Oblici mehanička termička kemijska električna nuklearna i dr
Energija može prelaziti iz jednog oblika u drugi
Mehanička energija kinetička i potencijalna
Kinetička-uzrokovana kretanjem
Potencijalna ndash usljed položaja tijela
k
v
v
s
s
v
v
s
s
Evm
vmvmW
vdvmdtvdt
vdmds
td
vdmsdFW
2
21
22
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
22
1
Kinetička energija
Kinetička energija je - energija kretanja
Svako tijelo koje se kreće u stanju je da vrši neki rad tj posjeduje kinetičku energiju
izraz za kinetičku energiju
Ek= mv22
Priraštaj kinetičke energije = izvršenom radu
W= mv222 ndash mv1
22 =Ek2 ndash Ek1=∆Ek
Potencijalna energija
Sposobnost vršenja rada zbog posebnog položaja tijela
Tijelo na visini h iznad Zemlje sposobno je spuštajući se izvršiti rad
Elastična opruga nategnuta izvrši rad kada se vraća u ravnotežni položaj
Gravitaciona potencijalna energija
Gravitaciona potencijalna energija tijela izražava se radom koji sila teže izvrši kada to tijelo pada slobodno bez trenja i smetnji sa gornjeg nivoa na donji Ako je razlika nivoa h a masa tijela m onda rad predstavlja mjeru za potencijalnu energiju tijela Ep odnosno
Ep = Gh = mghMože se pokazati da rad ne zavisi od oblika
putanje već samo od razlike nivoa h te izraz važi uopšte bez obzira na oblik putanje
Gravitaciona potencijalna energija
( )
( )
B
A
r
B A
r
B A
W F dr mg r r
W mgy mgy
Konzervativne i nekonzervativne sile
- Sila kod koje rad ne zavisi od puta nego samo od početnog i krajnjeg položaja tijela zove se konzervativna sila
Rad konzervativne sile po zatvorenom putu jednak je nuli
- Sile čiji rad zavisi od puta po kojem tijelo prelazi iz jednog položaja u drugi nazivaju se nekonzervativnim silama takve su disipativne sile trenja i dr
0 sdFk
Rad stalne tangencijalne sile W = Fs
rad sile trenja Ftr=microN na putu s
Wtr = -microNs
Rad sile zemljine teže pri pomjeranju tijela mase m iz položaja A u položaj B nalazimo kao zbir
proizvoda sile zemljine teže i projekcije malih pomaka ∆ri na pravac sile (vertikalni pravac)
Projekcije pomaka na vertikalni pravac su ∆h1 ∆h2∆hn ( ∆hi ndash projekcija pomaka ∆ri na
vertikalan pravac)
Rad elastične sileF = - k ΔLW = frac12 k (x2 ndash x1)2
Rad pri savlađivanju sile trenja
Sile trenja nastaju kao posljedica hrapavosti dodirnih površina tijela Ove sile teže da spriječe kretanje tijela pa se često nazivaju i otpor trenja Sila trenja ne zavisi od veličine već od vrste dodirne povšine a maksimalana je kada tijelo miruje Ftr = μ ∙ N
micro - koeficijent trenja koji zavisi od podloge N - normalna komponenta sile na podlogu
Rad sile trenja Wtr = micro ∙ N ∙ s = micro Gsinα ∙ s
Zakon održanja mehaničke energije
Ukupna mehanička energija u izolovanom sistemu u kome djeluju samo konzervativne sile ostaje konstantna ne mijenja se u toku kretanja
E = Ek + Ep
Energija se ne može uništiti niti iz ničega stvoriti ona može samo da prelazi iz jednog oblika u drugi- to je zakon očuvanja energije
Zakon održanja energije
Zakon očuvanja energije uključuje pojmove kinetičke energije potencijelne energije i rada Ti pojmovi lako razumljivi na jednostavnom primjeru na prirodan način proizlaze iz drugog Newtonovog zakona
Zakon o očuvanju energije kazuje da je za sistem ukupna energija sistema stalna
Prikazati ćemo taj zakon na dva primjera slobodan pad i jednostavno klatno
ZAKON ODRŽANJA MEHANIČKE ENERGIJE
+
E = Ek + Ep=const
Primjer Slobodan pad
U trenutku t = 0 pustimo tijelo da slobodno padaPotencijalna energija dok tijelo miruje iznosi
Kinetička energija tijela koje se kreće iznosi
Ukupna energija je Euk= U + K
U svakom položaju ukupna energija jednaka je E
Ako tijelo pada prema površini Zemlje sila teževrši rad jednak prirastu kinetičke energije tijela
ili na površini Zemlje (y = 0)
Kako je biće
Potencijalno polje sila
POLJE SILA-prostor u kojem u svakoj tački na tijelo djeluju druga tijela silama koje se mijenjaju od tačke do tačke po određenom zakonu Kada su te sile konzervativne polje se zove POTENCIJALNO
Polje centralnih sila u kojem je F=f(r) ndash u njemu pravac djelovanja neke sile prolazi kroz neki centar a iznos sile zavisi samo od rastojanja od tog centra
Gravitaciono i polje el sila je centralno
Rad sila u gravitacionom polju
Gravitaciono polje je centralno polje
Sila je
0221 r
r
mmF
Rad sila u gravitacionom polju
drr
mmsdr
r
mmsdFdW
221
0221
drds
drdsdssdr 1cos10
Potencijalna energija tijela mase m2
)11
()1
(12
21212
1 rrmm
rmmW r
r
r
mmE p
21
221
12112
11)()(
rmm
rmmWEE pp
Razmotrimo 3 slučaja
Tri slučaja za E=Ek+Ep
Izbacivanje satelita sa Zemlje
hR
MmmvE
Z 2
02
1
Jednačina konusnih presjeka daje zae lt 1 elipsu e = 1 parabolu e gt 1 hiperbolu i za e = 0 kružnicu (e-linearni ekscentricitet)
Kada dostigne visinu h satelit dobiva početnu brzinu v0
Za E negativno satelit će se kretati poelipsi u čijem jednom fokusu je ZemljaTada satelit pada na Zemlju Šta je prvakosmička brzina
Za E=0 putanja je parabola
Za E pozitivno putanja je hiperbolaEkveća od Ep
Parabolična putanja
Da bi vrijedilo e=1 treba biti E=0 Dakle ako se tijelo kreće u gravitacijskom polju po paraboli njegova ukupna energija jednaka je nuli Prema tome u svakoj tački putanje njegova je kinetička energija jednaka potencijalnoj na temelju čega možemo dobiti izraz za brzinu pri paraboličnom kretanju
r = RZ+h
(II kosmička brzina)
Hiperbola
Za slučaj hiperbole kada je e gt 1 treba biti E gt 0 Kinetička je energija veća od potencijalne Tijelo napušta gravitacijsko polje oslobađa se Zemljine teže
Rad elektrostatske sile
Rad koji vrši elektrostatska sila
)11
(12
21221
2
1rr
qqkdrr
qqkW
r
r
r
qqkE p
21
Potencijalna energija elastično deformisane opruge
Elastičnu potencijalnu energiju ima tijelo na kome je izvršen rad protiv neke elastične sile
Za utvrđivanje te veze potrebno je da izračunamo elementarni rad ΔW koji sila polja pri malom pomjeranju tijela Δs vrši duž proizvoljno izabranog pravca u prostoru Taj rad je jednak
ΔW = FsΔs i važi ΔW=- ΔEp
gdje je Fs projekcija sile F na pravac s
Veza između potencijalne energije i sile
Veza između potencijalne energije i sile
Za potencijalno polje vrijedi da je sila jednaka gradijentu potencijalne energije sa suprotnim znakom
F = - grad Ep
tj )( k
z
Ej
y
Ei
x
EF ppp
a a agrad a i j k
x y z
Zakon održanja impulsa
Proizvod mase čestice i brzine naziva se impuls ili količina kretanja čestice
vmp
Fdt
vmd
dt
pd
Ovo je naopćenitiji slučaj II Newtonovog zakona i zove se zakon promjene
impulsaUkupna količina kretanja zatvorenog
sistema je konstantna bez obzira kakvi se procesi i međujelovanje
događali u sistemuzakon održanja impulsa
constvmpi
iiukupni
Zakon održanja količine kretanja iliimpulsa
Ukupna količina kretanja u zatvorenom izoliranom sistemu je konstantna bez obzira kakvi se procesi odigravaju u sistemu
puk = konst
Iz II Newtonovog zakona
Fuk= dpukdt = 0 slijedi puk = konst
Primjena zakona očuvanja energije i impulsa
Sudari tijela
Elastičan sudar
Neelastičan sudar
Sudari tijela
Najčešća primjena zakona održanja impulsa je u izučavanju sudara tijela
Sudari tijela su pojave kod kojih su nepoznate ili priroda ili intenzitet sila koje djeluju u njima ili oboje
Sudari dvaju tijela može biti elastičan djelimično elastičan i neelastičan
Sudari tijela
Sudar je savršeno elastičan kada nema gubitka energije već je ukupna kinetička energija očuvana
Sudar je savršeno neelastičan kada se tijela nakon sudara deformišu spoje i zajedno nastave kretanje kao jedno tijelo Tu se jedan dio kinetičke energije izgubi i pretvori u druge oblike energije
Elastični i neelastični sudariSudar dvije čvrste loptice je približno elastičan
- Pri njemu vrijedi zakon održanja količine kretanja i zakon održanja energije
Swinging Balls
A popular demonstration of conservation of momentum and conservation of energy features several polished steel balls hung in a straight line in contact with each other If one is pulled back and allowed to strike the line one ball flies out the other end If two balls are sent in two come out and so forth
Swinging Balls
Centralni elastični sudari
Ovo je sudar pri kome brzine jedne i druge kuglice leže na istom pravcu koji prolazi središtem obje kugle
Ukupna količina kretanja prije i poslije sudara je ista
22112211 umumvmvm
Centralni elastični sudari
ukupna kinetička energija prije i poslije sudara je istavrijedi zakon održanja en
Centralni elastični sudari
Brzine kugli poslije sudara (dobiju se rješavanjem prethodnih dviju jednadžbi održanja impulsa i energije
21
112122
21
221211
2)(
2)(
mm
vmvmmu
mm
vmvmmu
Predana energija pri centralnom elastičnom sudaru(v2=0)
Predana energija imaće max vrijednost kada su iste mase m1 i m2 Tada je
ΔE = E1
1 1
2 2 331
21 11
1212
E E E
mv vE
E vmv
2
2 11 1
1 2
1 21
1 2
4
m mE E
m m
m mE E
m m
Posebni slučajevi elast sudara jednake mase čestica -izmijeniće brzine Ako druga
kugla miruje poslije sudara prva kugla se zaustavi dok druga odleti brzinom koju je imala prva kugla prije sudara
Savršeno elastična kugla mase m i brzine v udara u vrlo veliku kuglu ili savršeno elastičan zid Kugla se odbija jednakom brzinom kojom je i došla Zid pri tome dobiva impuls sile 2mv a ne dobiva nikakvu energiju jer kugla prilikom sudara ne mijenja energiju
Kada vrlo velika kugla udari kuglicu koja miruje brzina joj se vrlo malo promijeni dok lagana kuglica odleti brzinom koja je dva puta veća od brzine upadne kugle
Centralni neelastični sudari
Pri savršeno neelastičnom sudaru kugle se nakon sudara deformiraju slijepe i kreću zajedno brzinom u
Kinetička energija se smanjuje prilikom neelastičnog sudara
Razlika kinetičkih energija prije i poslije sudara predstavlja gubitak mehaničke energije
Snaga
snaga je brzina vršenja radaP = Wt
Jedinica za snagu je dobila poseban naziv a predstavlja rad od 1J u 1 sekundi tj VAT - W
[1W = 1J1s]- Snaga je skalarna veličina - dobiva se dijeljenjem rada kao skalarne veličine vremenom koje je takođe skalar
- Ako napišemo dA = F middot dL a pošto je dLdt= v onda možemo napisati da je snaga jednaka P = F middot v
Snaga ndash brzina iskorištavanja energije ili brzina
transformacije energijeU slučaju mehaničkog rada (kretanja tijela po nekom putu) razvija se snaga To je brzina iskorištavanja energije ili brzina transformacije energije
komponenta brzine u smjeru kretanja je vα Iz izraza za potencijalnu energiju snaga se računa kao
Snaga je funkcija vremena jer masa ima veću brzinu što tijelo pada duže
Zakoni očuvanja u prirodi
Prednosti korištenja zakona održanja
- Ne ovise od oblika putanje ne oviseod osobina sila koje djeluju u nekomprocesu
- Mogu se primijeniti i na pojave za kojenisu poznate sile fizika elem čestica
- Ne mijenjaju se pri transformacijikoordinata
Rad i energija Mehanički rad
Pomjeranje materijalne tačke (tijela) po nekom putu pod djelovanjem neke sile u mehanici
se naziva radrad
Rad sile se određuje skalarnim produktom vektora sile i vektora puta po kome se
pomjerala materijalna tačka (tijelo)
cos( ) cosW F s F s F s Fs
Rad i energija Mehanički rad
Rad je pozitivan kada sila i rastojanje zaklapaju oštar ugao α lt π2
Sila vrši negativan rad ako sa pravcem vektorapomaka zaklapa tupi ugao α gt π 2
Sila ne vrši rad kad sa pomijeranjem zaklapa pravi ugao α = π 2 ili ako se čestica ne
pomjera
cos( ) cosW F s F s F s Fs
Rad konstantne sile
Rad konstantne sile
Rad promjenjive sile
Rad promjenjive sile
Ako je F=f(s) ukupan rad je jednak zbiru elementarnih radova napravljenih na konačnom broju pravolinijskih dijelova puta na koje je podijeljeno pomjeranje
2
11
11
lim
0s
s
i
n
ii
i
i
n
ii
n
ii
sdFsFW
naskadaili
sFWW
Rad promjenjive sile
Rad je jednak integralu projekcije sile Fx=Fcosα i pomaka ds
Ako su početna i krajnja tačka puta zadane vektorima r1 i r2 tada je rad definiran sa
2
1
r
r
W F dr
Mehanički rad
Iz obrasca
A = F middot s
dobijemo jedinicu za rad
[kg m2 s-2 = Nm = J] koja je dobila posebno ime Džul Joule
Rad je skalarna veličina
Energija
Energija je sposobnost vršenja rada Što tijelo ima veću energiju to je moguće od njega dobiti veći rad Energija je skalarna veličina koja se prema definicija mjeri radom koji tijelo može da vrši
Ako tijelo vrši rad energija mu se smanjuje
Ako okolina vrši rad na tijelu energija tijela se povećava
Oblici mehanička termička kemijska električna nuklearna i dr
Energija može prelaziti iz jednog oblika u drugi
Mehanička energija kinetička i potencijalna
Kinetička-uzrokovana kretanjem
Potencijalna ndash usljed položaja tijela
k
v
v
s
s
v
v
s
s
Evm
vmvmW
vdvmdtvdt
vdmds
td
vdmsdFW
2
21
22
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
22
1
Kinetička energija
Kinetička energija je - energija kretanja
Svako tijelo koje se kreće u stanju je da vrši neki rad tj posjeduje kinetičku energiju
izraz za kinetičku energiju
Ek= mv22
Priraštaj kinetičke energije = izvršenom radu
W= mv222 ndash mv1
22 =Ek2 ndash Ek1=∆Ek
Potencijalna energija
Sposobnost vršenja rada zbog posebnog položaja tijela
Tijelo na visini h iznad Zemlje sposobno je spuštajući se izvršiti rad
Elastična opruga nategnuta izvrši rad kada se vraća u ravnotežni položaj
Gravitaciona potencijalna energija
Gravitaciona potencijalna energija tijela izražava se radom koji sila teže izvrši kada to tijelo pada slobodno bez trenja i smetnji sa gornjeg nivoa na donji Ako je razlika nivoa h a masa tijela m onda rad predstavlja mjeru za potencijalnu energiju tijela Ep odnosno
Ep = Gh = mghMože se pokazati da rad ne zavisi od oblika
putanje već samo od razlike nivoa h te izraz važi uopšte bez obzira na oblik putanje
Gravitaciona potencijalna energija
( )
( )
B
A
r
B A
r
B A
W F dr mg r r
W mgy mgy
Konzervativne i nekonzervativne sile
- Sila kod koje rad ne zavisi od puta nego samo od početnog i krajnjeg položaja tijela zove se konzervativna sila
Rad konzervativne sile po zatvorenom putu jednak je nuli
- Sile čiji rad zavisi od puta po kojem tijelo prelazi iz jednog položaja u drugi nazivaju se nekonzervativnim silama takve su disipativne sile trenja i dr
0 sdFk
Rad stalne tangencijalne sile W = Fs
rad sile trenja Ftr=microN na putu s
Wtr = -microNs
Rad sile zemljine teže pri pomjeranju tijela mase m iz položaja A u položaj B nalazimo kao zbir
proizvoda sile zemljine teže i projekcije malih pomaka ∆ri na pravac sile (vertikalni pravac)
Projekcije pomaka na vertikalni pravac su ∆h1 ∆h2∆hn ( ∆hi ndash projekcija pomaka ∆ri na
vertikalan pravac)
Rad elastične sileF = - k ΔLW = frac12 k (x2 ndash x1)2
Rad pri savlađivanju sile trenja
Sile trenja nastaju kao posljedica hrapavosti dodirnih površina tijela Ove sile teže da spriječe kretanje tijela pa se često nazivaju i otpor trenja Sila trenja ne zavisi od veličine već od vrste dodirne povšine a maksimalana je kada tijelo miruje Ftr = μ ∙ N
micro - koeficijent trenja koji zavisi od podloge N - normalna komponenta sile na podlogu
Rad sile trenja Wtr = micro ∙ N ∙ s = micro Gsinα ∙ s
Zakon održanja mehaničke energije
Ukupna mehanička energija u izolovanom sistemu u kome djeluju samo konzervativne sile ostaje konstantna ne mijenja se u toku kretanja
E = Ek + Ep
Energija se ne može uništiti niti iz ničega stvoriti ona može samo da prelazi iz jednog oblika u drugi- to je zakon očuvanja energije
Zakon održanja energije
Zakon očuvanja energije uključuje pojmove kinetičke energije potencijelne energije i rada Ti pojmovi lako razumljivi na jednostavnom primjeru na prirodan način proizlaze iz drugog Newtonovog zakona
Zakon o očuvanju energije kazuje da je za sistem ukupna energija sistema stalna
Prikazati ćemo taj zakon na dva primjera slobodan pad i jednostavno klatno
ZAKON ODRŽANJA MEHANIČKE ENERGIJE
+
E = Ek + Ep=const
Primjer Slobodan pad
U trenutku t = 0 pustimo tijelo da slobodno padaPotencijalna energija dok tijelo miruje iznosi
Kinetička energija tijela koje se kreće iznosi
Ukupna energija je Euk= U + K
U svakom položaju ukupna energija jednaka je E
Ako tijelo pada prema površini Zemlje sila teževrši rad jednak prirastu kinetičke energije tijela
ili na površini Zemlje (y = 0)
Kako je biće
Potencijalno polje sila
POLJE SILA-prostor u kojem u svakoj tački na tijelo djeluju druga tijela silama koje se mijenjaju od tačke do tačke po određenom zakonu Kada su te sile konzervativne polje se zove POTENCIJALNO
Polje centralnih sila u kojem je F=f(r) ndash u njemu pravac djelovanja neke sile prolazi kroz neki centar a iznos sile zavisi samo od rastojanja od tog centra
Gravitaciono i polje el sila je centralno
Rad sila u gravitacionom polju
Gravitaciono polje je centralno polje
Sila je
0221 r
r
mmF
Rad sila u gravitacionom polju
drr
mmsdr
r
mmsdFdW
221
0221
drds
drdsdssdr 1cos10
Potencijalna energija tijela mase m2
)11
()1
(12
21212
1 rrmm
rmmW r
r
r
mmE p
21
221
12112
11)()(
rmm
rmmWEE pp
Razmotrimo 3 slučaja
Tri slučaja za E=Ek+Ep
Izbacivanje satelita sa Zemlje
hR
MmmvE
Z 2
02
1
Jednačina konusnih presjeka daje zae lt 1 elipsu e = 1 parabolu e gt 1 hiperbolu i za e = 0 kružnicu (e-linearni ekscentricitet)
Kada dostigne visinu h satelit dobiva početnu brzinu v0
Za E negativno satelit će se kretati poelipsi u čijem jednom fokusu je ZemljaTada satelit pada na Zemlju Šta je prvakosmička brzina
Za E=0 putanja je parabola
Za E pozitivno putanja je hiperbolaEkveća od Ep
Parabolična putanja
Da bi vrijedilo e=1 treba biti E=0 Dakle ako se tijelo kreće u gravitacijskom polju po paraboli njegova ukupna energija jednaka je nuli Prema tome u svakoj tački putanje njegova je kinetička energija jednaka potencijalnoj na temelju čega možemo dobiti izraz za brzinu pri paraboličnom kretanju
r = RZ+h
(II kosmička brzina)
Hiperbola
Za slučaj hiperbole kada je e gt 1 treba biti E gt 0 Kinetička je energija veća od potencijalne Tijelo napušta gravitacijsko polje oslobađa se Zemljine teže
Rad elektrostatske sile
Rad koji vrši elektrostatska sila
)11
(12
21221
2
1rr
qqkdrr
qqkW
r
r
r
qqkE p
21
Potencijalna energija elastično deformisane opruge
Elastičnu potencijalnu energiju ima tijelo na kome je izvršen rad protiv neke elastične sile
Za utvrđivanje te veze potrebno je da izračunamo elementarni rad ΔW koji sila polja pri malom pomjeranju tijela Δs vrši duž proizvoljno izabranog pravca u prostoru Taj rad je jednak
ΔW = FsΔs i važi ΔW=- ΔEp
gdje je Fs projekcija sile F na pravac s
Veza između potencijalne energije i sile
Veza između potencijalne energije i sile
Za potencijalno polje vrijedi da je sila jednaka gradijentu potencijalne energije sa suprotnim znakom
F = - grad Ep
tj )( k
z
Ej
y
Ei
x
EF ppp
a a agrad a i j k
x y z
Zakon održanja impulsa
Proizvod mase čestice i brzine naziva se impuls ili količina kretanja čestice
vmp
Fdt
vmd
dt
pd
Ovo je naopćenitiji slučaj II Newtonovog zakona i zove se zakon promjene
impulsaUkupna količina kretanja zatvorenog
sistema je konstantna bez obzira kakvi se procesi i međujelovanje
događali u sistemuzakon održanja impulsa
constvmpi
iiukupni
Zakon održanja količine kretanja iliimpulsa
Ukupna količina kretanja u zatvorenom izoliranom sistemu je konstantna bez obzira kakvi se procesi odigravaju u sistemu
puk = konst
Iz II Newtonovog zakona
Fuk= dpukdt = 0 slijedi puk = konst
Primjena zakona očuvanja energije i impulsa
Sudari tijela
Elastičan sudar
Neelastičan sudar
Sudari tijela
Najčešća primjena zakona održanja impulsa je u izučavanju sudara tijela
Sudari tijela su pojave kod kojih su nepoznate ili priroda ili intenzitet sila koje djeluju u njima ili oboje
Sudari dvaju tijela može biti elastičan djelimično elastičan i neelastičan
Sudari tijela
Sudar je savršeno elastičan kada nema gubitka energije već je ukupna kinetička energija očuvana
Sudar je savršeno neelastičan kada se tijela nakon sudara deformišu spoje i zajedno nastave kretanje kao jedno tijelo Tu se jedan dio kinetičke energije izgubi i pretvori u druge oblike energije
Elastični i neelastični sudariSudar dvije čvrste loptice je približno elastičan
- Pri njemu vrijedi zakon održanja količine kretanja i zakon održanja energije
Swinging Balls
A popular demonstration of conservation of momentum and conservation of energy features several polished steel balls hung in a straight line in contact with each other If one is pulled back and allowed to strike the line one ball flies out the other end If two balls are sent in two come out and so forth
Swinging Balls
Centralni elastični sudari
Ovo je sudar pri kome brzine jedne i druge kuglice leže na istom pravcu koji prolazi središtem obje kugle
Ukupna količina kretanja prije i poslije sudara je ista
22112211 umumvmvm
Centralni elastični sudari
ukupna kinetička energija prije i poslije sudara je istavrijedi zakon održanja en
Centralni elastični sudari
Brzine kugli poslije sudara (dobiju se rješavanjem prethodnih dviju jednadžbi održanja impulsa i energije
21
112122
21
221211
2)(
2)(
mm
vmvmmu
mm
vmvmmu
Predana energija pri centralnom elastičnom sudaru(v2=0)
Predana energija imaće max vrijednost kada su iste mase m1 i m2 Tada je
ΔE = E1
1 1
2 2 331
21 11
1212
E E E
mv vE
E vmv
2
2 11 1
1 2
1 21
1 2
4
m mE E
m m
m mE E
m m
Posebni slučajevi elast sudara jednake mase čestica -izmijeniće brzine Ako druga
kugla miruje poslije sudara prva kugla se zaustavi dok druga odleti brzinom koju je imala prva kugla prije sudara
Savršeno elastična kugla mase m i brzine v udara u vrlo veliku kuglu ili savršeno elastičan zid Kugla se odbija jednakom brzinom kojom je i došla Zid pri tome dobiva impuls sile 2mv a ne dobiva nikakvu energiju jer kugla prilikom sudara ne mijenja energiju
Kada vrlo velika kugla udari kuglicu koja miruje brzina joj se vrlo malo promijeni dok lagana kuglica odleti brzinom koja je dva puta veća od brzine upadne kugle
Centralni neelastični sudari
Pri savršeno neelastičnom sudaru kugle se nakon sudara deformiraju slijepe i kreću zajedno brzinom u
Kinetička energija se smanjuje prilikom neelastičnog sudara
Razlika kinetičkih energija prije i poslije sudara predstavlja gubitak mehaničke energije
Snaga
snaga je brzina vršenja radaP = Wt
Jedinica za snagu je dobila poseban naziv a predstavlja rad od 1J u 1 sekundi tj VAT - W
[1W = 1J1s]- Snaga je skalarna veličina - dobiva se dijeljenjem rada kao skalarne veličine vremenom koje je takođe skalar
- Ako napišemo dA = F middot dL a pošto je dLdt= v onda možemo napisati da je snaga jednaka P = F middot v
Snaga ndash brzina iskorištavanja energije ili brzina
transformacije energijeU slučaju mehaničkog rada (kretanja tijela po nekom putu) razvija se snaga To je brzina iskorištavanja energije ili brzina transformacije energije
komponenta brzine u smjeru kretanja je vα Iz izraza za potencijalnu energiju snaga se računa kao
Snaga je funkcija vremena jer masa ima veću brzinu što tijelo pada duže
Rad i energija Mehanički rad
Pomjeranje materijalne tačke (tijela) po nekom putu pod djelovanjem neke sile u mehanici
se naziva radrad
Rad sile se određuje skalarnim produktom vektora sile i vektora puta po kome se
pomjerala materijalna tačka (tijelo)
cos( ) cosW F s F s F s Fs
Rad i energija Mehanički rad
Rad je pozitivan kada sila i rastojanje zaklapaju oštar ugao α lt π2
Sila vrši negativan rad ako sa pravcem vektorapomaka zaklapa tupi ugao α gt π 2
Sila ne vrši rad kad sa pomijeranjem zaklapa pravi ugao α = π 2 ili ako se čestica ne
pomjera
cos( ) cosW F s F s F s Fs
Rad konstantne sile
Rad konstantne sile
Rad promjenjive sile
Rad promjenjive sile
Ako je F=f(s) ukupan rad je jednak zbiru elementarnih radova napravljenih na konačnom broju pravolinijskih dijelova puta na koje je podijeljeno pomjeranje
2
11
11
lim
0s
s
i
n
ii
i
i
n
ii
n
ii
sdFsFW
naskadaili
sFWW
Rad promjenjive sile
Rad je jednak integralu projekcije sile Fx=Fcosα i pomaka ds
Ako su početna i krajnja tačka puta zadane vektorima r1 i r2 tada je rad definiran sa
2
1
r
r
W F dr
Mehanički rad
Iz obrasca
A = F middot s
dobijemo jedinicu za rad
[kg m2 s-2 = Nm = J] koja je dobila posebno ime Džul Joule
Rad je skalarna veličina
Energija
Energija je sposobnost vršenja rada Što tijelo ima veću energiju to je moguće od njega dobiti veći rad Energija je skalarna veličina koja se prema definicija mjeri radom koji tijelo može da vrši
Ako tijelo vrši rad energija mu se smanjuje
Ako okolina vrši rad na tijelu energija tijela se povećava
Oblici mehanička termička kemijska električna nuklearna i dr
Energija može prelaziti iz jednog oblika u drugi
Mehanička energija kinetička i potencijalna
Kinetička-uzrokovana kretanjem
Potencijalna ndash usljed položaja tijela
k
v
v
s
s
v
v
s
s
Evm
vmvmW
vdvmdtvdt
vdmds
td
vdmsdFW
2
21
22
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
22
1
Kinetička energija
Kinetička energija je - energija kretanja
Svako tijelo koje se kreće u stanju je da vrši neki rad tj posjeduje kinetičku energiju
izraz za kinetičku energiju
Ek= mv22
Priraštaj kinetičke energije = izvršenom radu
W= mv222 ndash mv1
22 =Ek2 ndash Ek1=∆Ek
Potencijalna energija
Sposobnost vršenja rada zbog posebnog položaja tijela
Tijelo na visini h iznad Zemlje sposobno je spuštajući se izvršiti rad
Elastična opruga nategnuta izvrši rad kada se vraća u ravnotežni položaj
Gravitaciona potencijalna energija
Gravitaciona potencijalna energija tijela izražava se radom koji sila teže izvrši kada to tijelo pada slobodno bez trenja i smetnji sa gornjeg nivoa na donji Ako je razlika nivoa h a masa tijela m onda rad predstavlja mjeru za potencijalnu energiju tijela Ep odnosno
Ep = Gh = mghMože se pokazati da rad ne zavisi od oblika
putanje već samo od razlike nivoa h te izraz važi uopšte bez obzira na oblik putanje
Gravitaciona potencijalna energija
( )
( )
B
A
r
B A
r
B A
W F dr mg r r
W mgy mgy
Konzervativne i nekonzervativne sile
- Sila kod koje rad ne zavisi od puta nego samo od početnog i krajnjeg položaja tijela zove se konzervativna sila
Rad konzervativne sile po zatvorenom putu jednak je nuli
- Sile čiji rad zavisi od puta po kojem tijelo prelazi iz jednog položaja u drugi nazivaju se nekonzervativnim silama takve su disipativne sile trenja i dr
0 sdFk
Rad stalne tangencijalne sile W = Fs
rad sile trenja Ftr=microN na putu s
Wtr = -microNs
Rad sile zemljine teže pri pomjeranju tijela mase m iz položaja A u položaj B nalazimo kao zbir
proizvoda sile zemljine teže i projekcije malih pomaka ∆ri na pravac sile (vertikalni pravac)
Projekcije pomaka na vertikalni pravac su ∆h1 ∆h2∆hn ( ∆hi ndash projekcija pomaka ∆ri na
vertikalan pravac)
Rad elastične sileF = - k ΔLW = frac12 k (x2 ndash x1)2
Rad pri savlađivanju sile trenja
Sile trenja nastaju kao posljedica hrapavosti dodirnih površina tijela Ove sile teže da spriječe kretanje tijela pa se često nazivaju i otpor trenja Sila trenja ne zavisi od veličine već od vrste dodirne povšine a maksimalana je kada tijelo miruje Ftr = μ ∙ N
micro - koeficijent trenja koji zavisi od podloge N - normalna komponenta sile na podlogu
Rad sile trenja Wtr = micro ∙ N ∙ s = micro Gsinα ∙ s
Zakon održanja mehaničke energije
Ukupna mehanička energija u izolovanom sistemu u kome djeluju samo konzervativne sile ostaje konstantna ne mijenja se u toku kretanja
E = Ek + Ep
Energija se ne može uništiti niti iz ničega stvoriti ona može samo da prelazi iz jednog oblika u drugi- to je zakon očuvanja energije
Zakon održanja energije
Zakon očuvanja energije uključuje pojmove kinetičke energije potencijelne energije i rada Ti pojmovi lako razumljivi na jednostavnom primjeru na prirodan način proizlaze iz drugog Newtonovog zakona
Zakon o očuvanju energije kazuje da je za sistem ukupna energija sistema stalna
Prikazati ćemo taj zakon na dva primjera slobodan pad i jednostavno klatno
ZAKON ODRŽANJA MEHANIČKE ENERGIJE
+
E = Ek + Ep=const
Primjer Slobodan pad
U trenutku t = 0 pustimo tijelo da slobodno padaPotencijalna energija dok tijelo miruje iznosi
Kinetička energija tijela koje se kreće iznosi
Ukupna energija je Euk= U + K
U svakom položaju ukupna energija jednaka je E
Ako tijelo pada prema površini Zemlje sila teževrši rad jednak prirastu kinetičke energije tijela
ili na površini Zemlje (y = 0)
Kako je biće
Potencijalno polje sila
POLJE SILA-prostor u kojem u svakoj tački na tijelo djeluju druga tijela silama koje se mijenjaju od tačke do tačke po određenom zakonu Kada su te sile konzervativne polje se zove POTENCIJALNO
Polje centralnih sila u kojem je F=f(r) ndash u njemu pravac djelovanja neke sile prolazi kroz neki centar a iznos sile zavisi samo od rastojanja od tog centra
Gravitaciono i polje el sila je centralno
Rad sila u gravitacionom polju
Gravitaciono polje je centralno polje
Sila je
0221 r
r
mmF
Rad sila u gravitacionom polju
drr
mmsdr
r
mmsdFdW
221
0221
drds
drdsdssdr 1cos10
Potencijalna energija tijela mase m2
)11
()1
(12
21212
1 rrmm
rmmW r
r
r
mmE p
21
221
12112
11)()(
rmm
rmmWEE pp
Razmotrimo 3 slučaja
Tri slučaja za E=Ek+Ep
Izbacivanje satelita sa Zemlje
hR
MmmvE
Z 2
02
1
Jednačina konusnih presjeka daje zae lt 1 elipsu e = 1 parabolu e gt 1 hiperbolu i za e = 0 kružnicu (e-linearni ekscentricitet)
Kada dostigne visinu h satelit dobiva početnu brzinu v0
Za E negativno satelit će se kretati poelipsi u čijem jednom fokusu je ZemljaTada satelit pada na Zemlju Šta je prvakosmička brzina
Za E=0 putanja je parabola
Za E pozitivno putanja je hiperbolaEkveća od Ep
Parabolična putanja
Da bi vrijedilo e=1 treba biti E=0 Dakle ako se tijelo kreće u gravitacijskom polju po paraboli njegova ukupna energija jednaka je nuli Prema tome u svakoj tački putanje njegova je kinetička energija jednaka potencijalnoj na temelju čega možemo dobiti izraz za brzinu pri paraboličnom kretanju
r = RZ+h
(II kosmička brzina)
Hiperbola
Za slučaj hiperbole kada je e gt 1 treba biti E gt 0 Kinetička je energija veća od potencijalne Tijelo napušta gravitacijsko polje oslobađa se Zemljine teže
Rad elektrostatske sile
Rad koji vrši elektrostatska sila
)11
(12
21221
2
1rr
qqkdrr
qqkW
r
r
r
qqkE p
21
Potencijalna energija elastično deformisane opruge
Elastičnu potencijalnu energiju ima tijelo na kome je izvršen rad protiv neke elastične sile
Za utvrđivanje te veze potrebno je da izračunamo elementarni rad ΔW koji sila polja pri malom pomjeranju tijela Δs vrši duž proizvoljno izabranog pravca u prostoru Taj rad je jednak
ΔW = FsΔs i važi ΔW=- ΔEp
gdje je Fs projekcija sile F na pravac s
Veza između potencijalne energije i sile
Veza između potencijalne energije i sile
Za potencijalno polje vrijedi da je sila jednaka gradijentu potencijalne energije sa suprotnim znakom
F = - grad Ep
tj )( k
z
Ej
y
Ei
x
EF ppp
a a agrad a i j k
x y z
Zakon održanja impulsa
Proizvod mase čestice i brzine naziva se impuls ili količina kretanja čestice
vmp
Fdt
vmd
dt
pd
Ovo je naopćenitiji slučaj II Newtonovog zakona i zove se zakon promjene
impulsaUkupna količina kretanja zatvorenog
sistema je konstantna bez obzira kakvi se procesi i međujelovanje
događali u sistemuzakon održanja impulsa
constvmpi
iiukupni
Zakon održanja količine kretanja iliimpulsa
Ukupna količina kretanja u zatvorenom izoliranom sistemu je konstantna bez obzira kakvi se procesi odigravaju u sistemu
puk = konst
Iz II Newtonovog zakona
Fuk= dpukdt = 0 slijedi puk = konst
Primjena zakona očuvanja energije i impulsa
Sudari tijela
Elastičan sudar
Neelastičan sudar
Sudari tijela
Najčešća primjena zakona održanja impulsa je u izučavanju sudara tijela
Sudari tijela su pojave kod kojih su nepoznate ili priroda ili intenzitet sila koje djeluju u njima ili oboje
Sudari dvaju tijela može biti elastičan djelimično elastičan i neelastičan
Sudari tijela
Sudar je savršeno elastičan kada nema gubitka energije već je ukupna kinetička energija očuvana
Sudar je savršeno neelastičan kada se tijela nakon sudara deformišu spoje i zajedno nastave kretanje kao jedno tijelo Tu se jedan dio kinetičke energije izgubi i pretvori u druge oblike energije
Elastični i neelastični sudariSudar dvije čvrste loptice je približno elastičan
- Pri njemu vrijedi zakon održanja količine kretanja i zakon održanja energije
Swinging Balls
A popular demonstration of conservation of momentum and conservation of energy features several polished steel balls hung in a straight line in contact with each other If one is pulled back and allowed to strike the line one ball flies out the other end If two balls are sent in two come out and so forth
Swinging Balls
Centralni elastični sudari
Ovo je sudar pri kome brzine jedne i druge kuglice leže na istom pravcu koji prolazi središtem obje kugle
Ukupna količina kretanja prije i poslije sudara je ista
22112211 umumvmvm
Centralni elastični sudari
ukupna kinetička energija prije i poslije sudara je istavrijedi zakon održanja en
Centralni elastični sudari
Brzine kugli poslije sudara (dobiju se rješavanjem prethodnih dviju jednadžbi održanja impulsa i energije
21
112122
21
221211
2)(
2)(
mm
vmvmmu
mm
vmvmmu
Predana energija pri centralnom elastičnom sudaru(v2=0)
Predana energija imaće max vrijednost kada su iste mase m1 i m2 Tada je
ΔE = E1
1 1
2 2 331
21 11
1212
E E E
mv vE
E vmv
2
2 11 1
1 2
1 21
1 2
4
m mE E
m m
m mE E
m m
Posebni slučajevi elast sudara jednake mase čestica -izmijeniće brzine Ako druga
kugla miruje poslije sudara prva kugla se zaustavi dok druga odleti brzinom koju je imala prva kugla prije sudara
Savršeno elastična kugla mase m i brzine v udara u vrlo veliku kuglu ili savršeno elastičan zid Kugla se odbija jednakom brzinom kojom je i došla Zid pri tome dobiva impuls sile 2mv a ne dobiva nikakvu energiju jer kugla prilikom sudara ne mijenja energiju
Kada vrlo velika kugla udari kuglicu koja miruje brzina joj se vrlo malo promijeni dok lagana kuglica odleti brzinom koja je dva puta veća od brzine upadne kugle
Centralni neelastični sudari
Pri savršeno neelastičnom sudaru kugle se nakon sudara deformiraju slijepe i kreću zajedno brzinom u
Kinetička energija se smanjuje prilikom neelastičnog sudara
Razlika kinetičkih energija prije i poslije sudara predstavlja gubitak mehaničke energije
Snaga
snaga je brzina vršenja radaP = Wt
Jedinica za snagu je dobila poseban naziv a predstavlja rad od 1J u 1 sekundi tj VAT - W
[1W = 1J1s]- Snaga je skalarna veličina - dobiva se dijeljenjem rada kao skalarne veličine vremenom koje je takođe skalar
- Ako napišemo dA = F middot dL a pošto je dLdt= v onda možemo napisati da je snaga jednaka P = F middot v
Snaga ndash brzina iskorištavanja energije ili brzina
transformacije energijeU slučaju mehaničkog rada (kretanja tijela po nekom putu) razvija se snaga To je brzina iskorištavanja energije ili brzina transformacije energije
komponenta brzine u smjeru kretanja je vα Iz izraza za potencijalnu energiju snaga se računa kao
Snaga je funkcija vremena jer masa ima veću brzinu što tijelo pada duže
Rad i energija Mehanički rad
Rad je pozitivan kada sila i rastojanje zaklapaju oštar ugao α lt π2
Sila vrši negativan rad ako sa pravcem vektorapomaka zaklapa tupi ugao α gt π 2
Sila ne vrši rad kad sa pomijeranjem zaklapa pravi ugao α = π 2 ili ako se čestica ne
pomjera
cos( ) cosW F s F s F s Fs
Rad konstantne sile
Rad konstantne sile
Rad promjenjive sile
Rad promjenjive sile
Ako je F=f(s) ukupan rad je jednak zbiru elementarnih radova napravljenih na konačnom broju pravolinijskih dijelova puta na koje je podijeljeno pomjeranje
2
11
11
lim
0s
s
i
n
ii
i
i
n
ii
n
ii
sdFsFW
naskadaili
sFWW
Rad promjenjive sile
Rad je jednak integralu projekcije sile Fx=Fcosα i pomaka ds
Ako su početna i krajnja tačka puta zadane vektorima r1 i r2 tada je rad definiran sa
2
1
r
r
W F dr
Mehanički rad
Iz obrasca
A = F middot s
dobijemo jedinicu za rad
[kg m2 s-2 = Nm = J] koja je dobila posebno ime Džul Joule
Rad je skalarna veličina
Energija
Energija je sposobnost vršenja rada Što tijelo ima veću energiju to je moguće od njega dobiti veći rad Energija je skalarna veličina koja se prema definicija mjeri radom koji tijelo može da vrši
Ako tijelo vrši rad energija mu se smanjuje
Ako okolina vrši rad na tijelu energija tijela se povećava
Oblici mehanička termička kemijska električna nuklearna i dr
Energija može prelaziti iz jednog oblika u drugi
Mehanička energija kinetička i potencijalna
Kinetička-uzrokovana kretanjem
Potencijalna ndash usljed položaja tijela
k
v
v
s
s
v
v
s
s
Evm
vmvmW
vdvmdtvdt
vdmds
td
vdmsdFW
2
21
22
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
22
1
Kinetička energija
Kinetička energija je - energija kretanja
Svako tijelo koje se kreće u stanju je da vrši neki rad tj posjeduje kinetičku energiju
izraz za kinetičku energiju
Ek= mv22
Priraštaj kinetičke energije = izvršenom radu
W= mv222 ndash mv1
22 =Ek2 ndash Ek1=∆Ek
Potencijalna energija
Sposobnost vršenja rada zbog posebnog položaja tijela
Tijelo na visini h iznad Zemlje sposobno je spuštajući se izvršiti rad
Elastična opruga nategnuta izvrši rad kada se vraća u ravnotežni položaj
Gravitaciona potencijalna energija
Gravitaciona potencijalna energija tijela izražava se radom koji sila teže izvrši kada to tijelo pada slobodno bez trenja i smetnji sa gornjeg nivoa na donji Ako je razlika nivoa h a masa tijela m onda rad predstavlja mjeru za potencijalnu energiju tijela Ep odnosno
Ep = Gh = mghMože se pokazati da rad ne zavisi od oblika
putanje već samo od razlike nivoa h te izraz važi uopšte bez obzira na oblik putanje
Gravitaciona potencijalna energija
( )
( )
B
A
r
B A
r
B A
W F dr mg r r
W mgy mgy
Konzervativne i nekonzervativne sile
- Sila kod koje rad ne zavisi od puta nego samo od početnog i krajnjeg položaja tijela zove se konzervativna sila
Rad konzervativne sile po zatvorenom putu jednak je nuli
- Sile čiji rad zavisi od puta po kojem tijelo prelazi iz jednog položaja u drugi nazivaju se nekonzervativnim silama takve su disipativne sile trenja i dr
0 sdFk
Rad stalne tangencijalne sile W = Fs
rad sile trenja Ftr=microN na putu s
Wtr = -microNs
Rad sile zemljine teže pri pomjeranju tijela mase m iz položaja A u položaj B nalazimo kao zbir
proizvoda sile zemljine teže i projekcije malih pomaka ∆ri na pravac sile (vertikalni pravac)
Projekcije pomaka na vertikalni pravac su ∆h1 ∆h2∆hn ( ∆hi ndash projekcija pomaka ∆ri na
vertikalan pravac)
Rad elastične sileF = - k ΔLW = frac12 k (x2 ndash x1)2
Rad pri savlađivanju sile trenja
Sile trenja nastaju kao posljedica hrapavosti dodirnih površina tijela Ove sile teže da spriječe kretanje tijela pa se često nazivaju i otpor trenja Sila trenja ne zavisi od veličine već od vrste dodirne povšine a maksimalana je kada tijelo miruje Ftr = μ ∙ N
micro - koeficijent trenja koji zavisi od podloge N - normalna komponenta sile na podlogu
Rad sile trenja Wtr = micro ∙ N ∙ s = micro Gsinα ∙ s
Zakon održanja mehaničke energije
Ukupna mehanička energija u izolovanom sistemu u kome djeluju samo konzervativne sile ostaje konstantna ne mijenja se u toku kretanja
E = Ek + Ep
Energija se ne može uništiti niti iz ničega stvoriti ona može samo da prelazi iz jednog oblika u drugi- to je zakon očuvanja energije
Zakon održanja energije
Zakon očuvanja energije uključuje pojmove kinetičke energije potencijelne energije i rada Ti pojmovi lako razumljivi na jednostavnom primjeru na prirodan način proizlaze iz drugog Newtonovog zakona
Zakon o očuvanju energije kazuje da je za sistem ukupna energija sistema stalna
Prikazati ćemo taj zakon na dva primjera slobodan pad i jednostavno klatno
ZAKON ODRŽANJA MEHANIČKE ENERGIJE
+
E = Ek + Ep=const
Primjer Slobodan pad
U trenutku t = 0 pustimo tijelo da slobodno padaPotencijalna energija dok tijelo miruje iznosi
Kinetička energija tijela koje se kreće iznosi
Ukupna energija je Euk= U + K
U svakom položaju ukupna energija jednaka je E
Ako tijelo pada prema površini Zemlje sila teževrši rad jednak prirastu kinetičke energije tijela
ili na površini Zemlje (y = 0)
Kako je biće
Potencijalno polje sila
POLJE SILA-prostor u kojem u svakoj tački na tijelo djeluju druga tijela silama koje se mijenjaju od tačke do tačke po određenom zakonu Kada su te sile konzervativne polje se zove POTENCIJALNO
Polje centralnih sila u kojem je F=f(r) ndash u njemu pravac djelovanja neke sile prolazi kroz neki centar a iznos sile zavisi samo od rastojanja od tog centra
Gravitaciono i polje el sila je centralno
Rad sila u gravitacionom polju
Gravitaciono polje je centralno polje
Sila je
0221 r
r
mmF
Rad sila u gravitacionom polju
drr
mmsdr
r
mmsdFdW
221
0221
drds
drdsdssdr 1cos10
Potencijalna energija tijela mase m2
)11
()1
(12
21212
1 rrmm
rmmW r
r
r
mmE p
21
221
12112
11)()(
rmm
rmmWEE pp
Razmotrimo 3 slučaja
Tri slučaja za E=Ek+Ep
Izbacivanje satelita sa Zemlje
hR
MmmvE
Z 2
02
1
Jednačina konusnih presjeka daje zae lt 1 elipsu e = 1 parabolu e gt 1 hiperbolu i za e = 0 kružnicu (e-linearni ekscentricitet)
Kada dostigne visinu h satelit dobiva početnu brzinu v0
Za E negativno satelit će se kretati poelipsi u čijem jednom fokusu je ZemljaTada satelit pada na Zemlju Šta je prvakosmička brzina
Za E=0 putanja je parabola
Za E pozitivno putanja je hiperbolaEkveća od Ep
Parabolična putanja
Da bi vrijedilo e=1 treba biti E=0 Dakle ako se tijelo kreće u gravitacijskom polju po paraboli njegova ukupna energija jednaka je nuli Prema tome u svakoj tački putanje njegova je kinetička energija jednaka potencijalnoj na temelju čega možemo dobiti izraz za brzinu pri paraboličnom kretanju
r = RZ+h
(II kosmička brzina)
Hiperbola
Za slučaj hiperbole kada je e gt 1 treba biti E gt 0 Kinetička je energija veća od potencijalne Tijelo napušta gravitacijsko polje oslobađa se Zemljine teže
Rad elektrostatske sile
Rad koji vrši elektrostatska sila
)11
(12
21221
2
1rr
qqkdrr
qqkW
r
r
r
qqkE p
21
Potencijalna energija elastično deformisane opruge
Elastičnu potencijalnu energiju ima tijelo na kome je izvršen rad protiv neke elastične sile
Za utvrđivanje te veze potrebno je da izračunamo elementarni rad ΔW koji sila polja pri malom pomjeranju tijela Δs vrši duž proizvoljno izabranog pravca u prostoru Taj rad je jednak
ΔW = FsΔs i važi ΔW=- ΔEp
gdje je Fs projekcija sile F na pravac s
Veza između potencijalne energije i sile
Veza između potencijalne energije i sile
Za potencijalno polje vrijedi da je sila jednaka gradijentu potencijalne energije sa suprotnim znakom
F = - grad Ep
tj )( k
z
Ej
y
Ei
x
EF ppp
a a agrad a i j k
x y z
Zakon održanja impulsa
Proizvod mase čestice i brzine naziva se impuls ili količina kretanja čestice
vmp
Fdt
vmd
dt
pd
Ovo je naopćenitiji slučaj II Newtonovog zakona i zove se zakon promjene
impulsaUkupna količina kretanja zatvorenog
sistema je konstantna bez obzira kakvi se procesi i međujelovanje
događali u sistemuzakon održanja impulsa
constvmpi
iiukupni
Zakon održanja količine kretanja iliimpulsa
Ukupna količina kretanja u zatvorenom izoliranom sistemu je konstantna bez obzira kakvi se procesi odigravaju u sistemu
puk = konst
Iz II Newtonovog zakona
Fuk= dpukdt = 0 slijedi puk = konst
Primjena zakona očuvanja energije i impulsa
Sudari tijela
Elastičan sudar
Neelastičan sudar
Sudari tijela
Najčešća primjena zakona održanja impulsa je u izučavanju sudara tijela
Sudari tijela su pojave kod kojih su nepoznate ili priroda ili intenzitet sila koje djeluju u njima ili oboje
Sudari dvaju tijela može biti elastičan djelimično elastičan i neelastičan
Sudari tijela
Sudar je savršeno elastičan kada nema gubitka energije već je ukupna kinetička energija očuvana
Sudar je savršeno neelastičan kada se tijela nakon sudara deformišu spoje i zajedno nastave kretanje kao jedno tijelo Tu se jedan dio kinetičke energije izgubi i pretvori u druge oblike energije
Elastični i neelastični sudariSudar dvije čvrste loptice je približno elastičan
- Pri njemu vrijedi zakon održanja količine kretanja i zakon održanja energije
Swinging Balls
A popular demonstration of conservation of momentum and conservation of energy features several polished steel balls hung in a straight line in contact with each other If one is pulled back and allowed to strike the line one ball flies out the other end If two balls are sent in two come out and so forth
Swinging Balls
Centralni elastični sudari
Ovo je sudar pri kome brzine jedne i druge kuglice leže na istom pravcu koji prolazi središtem obje kugle
Ukupna količina kretanja prije i poslije sudara je ista
22112211 umumvmvm
Centralni elastični sudari
ukupna kinetička energija prije i poslije sudara je istavrijedi zakon održanja en
Centralni elastični sudari
Brzine kugli poslije sudara (dobiju se rješavanjem prethodnih dviju jednadžbi održanja impulsa i energije
21
112122
21
221211
2)(
2)(
mm
vmvmmu
mm
vmvmmu
Predana energija pri centralnom elastičnom sudaru(v2=0)
Predana energija imaće max vrijednost kada su iste mase m1 i m2 Tada je
ΔE = E1
1 1
2 2 331
21 11
1212
E E E
mv vE
E vmv
2
2 11 1
1 2
1 21
1 2
4
m mE E
m m
m mE E
m m
Posebni slučajevi elast sudara jednake mase čestica -izmijeniće brzine Ako druga
kugla miruje poslije sudara prva kugla se zaustavi dok druga odleti brzinom koju je imala prva kugla prije sudara
Savršeno elastična kugla mase m i brzine v udara u vrlo veliku kuglu ili savršeno elastičan zid Kugla se odbija jednakom brzinom kojom je i došla Zid pri tome dobiva impuls sile 2mv a ne dobiva nikakvu energiju jer kugla prilikom sudara ne mijenja energiju
Kada vrlo velika kugla udari kuglicu koja miruje brzina joj se vrlo malo promijeni dok lagana kuglica odleti brzinom koja je dva puta veća od brzine upadne kugle
Centralni neelastični sudari
Pri savršeno neelastičnom sudaru kugle se nakon sudara deformiraju slijepe i kreću zajedno brzinom u
Kinetička energija se smanjuje prilikom neelastičnog sudara
Razlika kinetičkih energija prije i poslije sudara predstavlja gubitak mehaničke energije
Snaga
snaga je brzina vršenja radaP = Wt
Jedinica za snagu je dobila poseban naziv a predstavlja rad od 1J u 1 sekundi tj VAT - W
[1W = 1J1s]- Snaga je skalarna veličina - dobiva se dijeljenjem rada kao skalarne veličine vremenom koje je takođe skalar
- Ako napišemo dA = F middot dL a pošto je dLdt= v onda možemo napisati da je snaga jednaka P = F middot v
Snaga ndash brzina iskorištavanja energije ili brzina
transformacije energijeU slučaju mehaničkog rada (kretanja tijela po nekom putu) razvija se snaga To je brzina iskorištavanja energije ili brzina transformacije energije
komponenta brzine u smjeru kretanja je vα Iz izraza za potencijalnu energiju snaga se računa kao
Snaga je funkcija vremena jer masa ima veću brzinu što tijelo pada duže
Rad konstantne sile
Rad konstantne sile
Rad promjenjive sile
Rad promjenjive sile
Ako je F=f(s) ukupan rad je jednak zbiru elementarnih radova napravljenih na konačnom broju pravolinijskih dijelova puta na koje je podijeljeno pomjeranje
2
11
11
lim
0s
s
i
n
ii
i
i
n
ii
n
ii
sdFsFW
naskadaili
sFWW
Rad promjenjive sile
Rad je jednak integralu projekcije sile Fx=Fcosα i pomaka ds
Ako su početna i krajnja tačka puta zadane vektorima r1 i r2 tada je rad definiran sa
2
1
r
r
W F dr
Mehanički rad
Iz obrasca
A = F middot s
dobijemo jedinicu za rad
[kg m2 s-2 = Nm = J] koja je dobila posebno ime Džul Joule
Rad je skalarna veličina
Energija
Energija je sposobnost vršenja rada Što tijelo ima veću energiju to je moguće od njega dobiti veći rad Energija je skalarna veličina koja se prema definicija mjeri radom koji tijelo može da vrši
Ako tijelo vrši rad energija mu se smanjuje
Ako okolina vrši rad na tijelu energija tijela se povećava
Oblici mehanička termička kemijska električna nuklearna i dr
Energija može prelaziti iz jednog oblika u drugi
Mehanička energija kinetička i potencijalna
Kinetička-uzrokovana kretanjem
Potencijalna ndash usljed položaja tijela
k
v
v
s
s
v
v
s
s
Evm
vmvmW
vdvmdtvdt
vdmds
td
vdmsdFW
2
21
22
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
22
1
Kinetička energija
Kinetička energija je - energija kretanja
Svako tijelo koje se kreće u stanju je da vrši neki rad tj posjeduje kinetičku energiju
izraz za kinetičku energiju
Ek= mv22
Priraštaj kinetičke energije = izvršenom radu
W= mv222 ndash mv1
22 =Ek2 ndash Ek1=∆Ek
Potencijalna energija
Sposobnost vršenja rada zbog posebnog položaja tijela
Tijelo na visini h iznad Zemlje sposobno je spuštajući se izvršiti rad
Elastična opruga nategnuta izvrši rad kada se vraća u ravnotežni položaj
Gravitaciona potencijalna energija
Gravitaciona potencijalna energija tijela izražava se radom koji sila teže izvrši kada to tijelo pada slobodno bez trenja i smetnji sa gornjeg nivoa na donji Ako je razlika nivoa h a masa tijela m onda rad predstavlja mjeru za potencijalnu energiju tijela Ep odnosno
Ep = Gh = mghMože se pokazati da rad ne zavisi od oblika
putanje već samo od razlike nivoa h te izraz važi uopšte bez obzira na oblik putanje
Gravitaciona potencijalna energija
( )
( )
B
A
r
B A
r
B A
W F dr mg r r
W mgy mgy
Konzervativne i nekonzervativne sile
- Sila kod koje rad ne zavisi od puta nego samo od početnog i krajnjeg položaja tijela zove se konzervativna sila
Rad konzervativne sile po zatvorenom putu jednak je nuli
- Sile čiji rad zavisi od puta po kojem tijelo prelazi iz jednog položaja u drugi nazivaju se nekonzervativnim silama takve su disipativne sile trenja i dr
0 sdFk
Rad stalne tangencijalne sile W = Fs
rad sile trenja Ftr=microN na putu s
Wtr = -microNs
Rad sile zemljine teže pri pomjeranju tijela mase m iz položaja A u položaj B nalazimo kao zbir
proizvoda sile zemljine teže i projekcije malih pomaka ∆ri na pravac sile (vertikalni pravac)
Projekcije pomaka na vertikalni pravac su ∆h1 ∆h2∆hn ( ∆hi ndash projekcija pomaka ∆ri na
vertikalan pravac)
Rad elastične sileF = - k ΔLW = frac12 k (x2 ndash x1)2
Rad pri savlađivanju sile trenja
Sile trenja nastaju kao posljedica hrapavosti dodirnih površina tijela Ove sile teže da spriječe kretanje tijela pa se često nazivaju i otpor trenja Sila trenja ne zavisi od veličine već od vrste dodirne povšine a maksimalana je kada tijelo miruje Ftr = μ ∙ N
micro - koeficijent trenja koji zavisi od podloge N - normalna komponenta sile na podlogu
Rad sile trenja Wtr = micro ∙ N ∙ s = micro Gsinα ∙ s
Zakon održanja mehaničke energije
Ukupna mehanička energija u izolovanom sistemu u kome djeluju samo konzervativne sile ostaje konstantna ne mijenja se u toku kretanja
E = Ek + Ep
Energija se ne može uništiti niti iz ničega stvoriti ona može samo da prelazi iz jednog oblika u drugi- to je zakon očuvanja energije
Zakon održanja energije
Zakon očuvanja energije uključuje pojmove kinetičke energije potencijelne energije i rada Ti pojmovi lako razumljivi na jednostavnom primjeru na prirodan način proizlaze iz drugog Newtonovog zakona
Zakon o očuvanju energije kazuje da je za sistem ukupna energija sistema stalna
Prikazati ćemo taj zakon na dva primjera slobodan pad i jednostavno klatno
ZAKON ODRŽANJA MEHANIČKE ENERGIJE
+
E = Ek + Ep=const
Primjer Slobodan pad
U trenutku t = 0 pustimo tijelo da slobodno padaPotencijalna energija dok tijelo miruje iznosi
Kinetička energija tijela koje se kreće iznosi
Ukupna energija je Euk= U + K
U svakom položaju ukupna energija jednaka je E
Ako tijelo pada prema površini Zemlje sila teževrši rad jednak prirastu kinetičke energije tijela
ili na površini Zemlje (y = 0)
Kako je biće
Potencijalno polje sila
POLJE SILA-prostor u kojem u svakoj tački na tijelo djeluju druga tijela silama koje se mijenjaju od tačke do tačke po određenom zakonu Kada su te sile konzervativne polje se zove POTENCIJALNO
Polje centralnih sila u kojem je F=f(r) ndash u njemu pravac djelovanja neke sile prolazi kroz neki centar a iznos sile zavisi samo od rastojanja od tog centra
Gravitaciono i polje el sila je centralno
Rad sila u gravitacionom polju
Gravitaciono polje je centralno polje
Sila je
0221 r
r
mmF
Rad sila u gravitacionom polju
drr
mmsdr
r
mmsdFdW
221
0221
drds
drdsdssdr 1cos10
Potencijalna energija tijela mase m2
)11
()1
(12
21212
1 rrmm
rmmW r
r
r
mmE p
21
221
12112
11)()(
rmm
rmmWEE pp
Razmotrimo 3 slučaja
Tri slučaja za E=Ek+Ep
Izbacivanje satelita sa Zemlje
hR
MmmvE
Z 2
02
1
Jednačina konusnih presjeka daje zae lt 1 elipsu e = 1 parabolu e gt 1 hiperbolu i za e = 0 kružnicu (e-linearni ekscentricitet)
Kada dostigne visinu h satelit dobiva početnu brzinu v0
Za E negativno satelit će se kretati poelipsi u čijem jednom fokusu je ZemljaTada satelit pada na Zemlju Šta je prvakosmička brzina
Za E=0 putanja je parabola
Za E pozitivno putanja je hiperbolaEkveća od Ep
Parabolična putanja
Da bi vrijedilo e=1 treba biti E=0 Dakle ako se tijelo kreće u gravitacijskom polju po paraboli njegova ukupna energija jednaka je nuli Prema tome u svakoj tački putanje njegova je kinetička energija jednaka potencijalnoj na temelju čega možemo dobiti izraz za brzinu pri paraboličnom kretanju
r = RZ+h
(II kosmička brzina)
Hiperbola
Za slučaj hiperbole kada je e gt 1 treba biti E gt 0 Kinetička je energija veća od potencijalne Tijelo napušta gravitacijsko polje oslobađa se Zemljine teže
Rad elektrostatske sile
Rad koji vrši elektrostatska sila
)11
(12
21221
2
1rr
qqkdrr
qqkW
r
r
r
qqkE p
21
Potencijalna energija elastično deformisane opruge
Elastičnu potencijalnu energiju ima tijelo na kome je izvršen rad protiv neke elastične sile
Za utvrđivanje te veze potrebno je da izračunamo elementarni rad ΔW koji sila polja pri malom pomjeranju tijela Δs vrši duž proizvoljno izabranog pravca u prostoru Taj rad je jednak
ΔW = FsΔs i važi ΔW=- ΔEp
gdje je Fs projekcija sile F na pravac s
Veza između potencijalne energije i sile
Veza između potencijalne energije i sile
Za potencijalno polje vrijedi da je sila jednaka gradijentu potencijalne energije sa suprotnim znakom
F = - grad Ep
tj )( k
z
Ej
y
Ei
x
EF ppp
a a agrad a i j k
x y z
Zakon održanja impulsa
Proizvod mase čestice i brzine naziva se impuls ili količina kretanja čestice
vmp
Fdt
vmd
dt
pd
Ovo je naopćenitiji slučaj II Newtonovog zakona i zove se zakon promjene
impulsaUkupna količina kretanja zatvorenog
sistema je konstantna bez obzira kakvi se procesi i međujelovanje
događali u sistemuzakon održanja impulsa
constvmpi
iiukupni
Zakon održanja količine kretanja iliimpulsa
Ukupna količina kretanja u zatvorenom izoliranom sistemu je konstantna bez obzira kakvi se procesi odigravaju u sistemu
puk = konst
Iz II Newtonovog zakona
Fuk= dpukdt = 0 slijedi puk = konst
Primjena zakona očuvanja energije i impulsa
Sudari tijela
Elastičan sudar
Neelastičan sudar
Sudari tijela
Najčešća primjena zakona održanja impulsa je u izučavanju sudara tijela
Sudari tijela su pojave kod kojih su nepoznate ili priroda ili intenzitet sila koje djeluju u njima ili oboje
Sudari dvaju tijela može biti elastičan djelimično elastičan i neelastičan
Sudari tijela
Sudar je savršeno elastičan kada nema gubitka energije već je ukupna kinetička energija očuvana
Sudar je savršeno neelastičan kada se tijela nakon sudara deformišu spoje i zajedno nastave kretanje kao jedno tijelo Tu se jedan dio kinetičke energije izgubi i pretvori u druge oblike energije
Elastični i neelastični sudariSudar dvije čvrste loptice je približno elastičan
- Pri njemu vrijedi zakon održanja količine kretanja i zakon održanja energije
Swinging Balls
A popular demonstration of conservation of momentum and conservation of energy features several polished steel balls hung in a straight line in contact with each other If one is pulled back and allowed to strike the line one ball flies out the other end If two balls are sent in two come out and so forth
Swinging Balls
Centralni elastični sudari
Ovo je sudar pri kome brzine jedne i druge kuglice leže na istom pravcu koji prolazi središtem obje kugle
Ukupna količina kretanja prije i poslije sudara je ista
22112211 umumvmvm
Centralni elastični sudari
ukupna kinetička energija prije i poslije sudara je istavrijedi zakon održanja en
Centralni elastični sudari
Brzine kugli poslije sudara (dobiju se rješavanjem prethodnih dviju jednadžbi održanja impulsa i energije
21
112122
21
221211
2)(
2)(
mm
vmvmmu
mm
vmvmmu
Predana energija pri centralnom elastičnom sudaru(v2=0)
Predana energija imaće max vrijednost kada su iste mase m1 i m2 Tada je
ΔE = E1
1 1
2 2 331
21 11
1212
E E E
mv vE
E vmv
2
2 11 1
1 2
1 21
1 2
4
m mE E
m m
m mE E
m m
Posebni slučajevi elast sudara jednake mase čestica -izmijeniće brzine Ako druga
kugla miruje poslije sudara prva kugla se zaustavi dok druga odleti brzinom koju je imala prva kugla prije sudara
Savršeno elastična kugla mase m i brzine v udara u vrlo veliku kuglu ili savršeno elastičan zid Kugla se odbija jednakom brzinom kojom je i došla Zid pri tome dobiva impuls sile 2mv a ne dobiva nikakvu energiju jer kugla prilikom sudara ne mijenja energiju
Kada vrlo velika kugla udari kuglicu koja miruje brzina joj se vrlo malo promijeni dok lagana kuglica odleti brzinom koja je dva puta veća od brzine upadne kugle
Centralni neelastični sudari
Pri savršeno neelastičnom sudaru kugle se nakon sudara deformiraju slijepe i kreću zajedno brzinom u
Kinetička energija se smanjuje prilikom neelastičnog sudara
Razlika kinetičkih energija prije i poslije sudara predstavlja gubitak mehaničke energije
Snaga
snaga je brzina vršenja radaP = Wt
Jedinica za snagu je dobila poseban naziv a predstavlja rad od 1J u 1 sekundi tj VAT - W
[1W = 1J1s]- Snaga je skalarna veličina - dobiva se dijeljenjem rada kao skalarne veličine vremenom koje je takođe skalar
- Ako napišemo dA = F middot dL a pošto je dLdt= v onda možemo napisati da je snaga jednaka P = F middot v
Snaga ndash brzina iskorištavanja energije ili brzina
transformacije energijeU slučaju mehaničkog rada (kretanja tijela po nekom putu) razvija se snaga To je brzina iskorištavanja energije ili brzina transformacije energije
komponenta brzine u smjeru kretanja je vα Iz izraza za potencijalnu energiju snaga se računa kao
Snaga je funkcija vremena jer masa ima veću brzinu što tijelo pada duže
Rad konstantne sile
Rad promjenjive sile
Rad promjenjive sile
Ako je F=f(s) ukupan rad je jednak zbiru elementarnih radova napravljenih na konačnom broju pravolinijskih dijelova puta na koje je podijeljeno pomjeranje
2
11
11
lim
0s
s
i
n
ii
i
i
n
ii
n
ii
sdFsFW
naskadaili
sFWW
Rad promjenjive sile
Rad je jednak integralu projekcije sile Fx=Fcosα i pomaka ds
Ako su početna i krajnja tačka puta zadane vektorima r1 i r2 tada je rad definiran sa
2
1
r
r
W F dr
Mehanički rad
Iz obrasca
A = F middot s
dobijemo jedinicu za rad
[kg m2 s-2 = Nm = J] koja je dobila posebno ime Džul Joule
Rad je skalarna veličina
Energija
Energija je sposobnost vršenja rada Što tijelo ima veću energiju to je moguće od njega dobiti veći rad Energija je skalarna veličina koja se prema definicija mjeri radom koji tijelo može da vrši
Ako tijelo vrši rad energija mu se smanjuje
Ako okolina vrši rad na tijelu energija tijela se povećava
Oblici mehanička termička kemijska električna nuklearna i dr
Energija može prelaziti iz jednog oblika u drugi
Mehanička energija kinetička i potencijalna
Kinetička-uzrokovana kretanjem
Potencijalna ndash usljed položaja tijela
k
v
v
s
s
v
v
s
s
Evm
vmvmW
vdvmdtvdt
vdmds
td
vdmsdFW
2
21
22
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
22
1
Kinetička energija
Kinetička energija je - energija kretanja
Svako tijelo koje se kreće u stanju je da vrši neki rad tj posjeduje kinetičku energiju
izraz za kinetičku energiju
Ek= mv22
Priraštaj kinetičke energije = izvršenom radu
W= mv222 ndash mv1
22 =Ek2 ndash Ek1=∆Ek
Potencijalna energija
Sposobnost vršenja rada zbog posebnog položaja tijela
Tijelo na visini h iznad Zemlje sposobno je spuštajući se izvršiti rad
Elastična opruga nategnuta izvrši rad kada se vraća u ravnotežni položaj
Gravitaciona potencijalna energija
Gravitaciona potencijalna energija tijela izražava se radom koji sila teže izvrši kada to tijelo pada slobodno bez trenja i smetnji sa gornjeg nivoa na donji Ako je razlika nivoa h a masa tijela m onda rad predstavlja mjeru za potencijalnu energiju tijela Ep odnosno
Ep = Gh = mghMože se pokazati da rad ne zavisi od oblika
putanje već samo od razlike nivoa h te izraz važi uopšte bez obzira na oblik putanje
Gravitaciona potencijalna energija
( )
( )
B
A
r
B A
r
B A
W F dr mg r r
W mgy mgy
Konzervativne i nekonzervativne sile
- Sila kod koje rad ne zavisi od puta nego samo od početnog i krajnjeg položaja tijela zove se konzervativna sila
Rad konzervativne sile po zatvorenom putu jednak je nuli
- Sile čiji rad zavisi od puta po kojem tijelo prelazi iz jednog položaja u drugi nazivaju se nekonzervativnim silama takve su disipativne sile trenja i dr
0 sdFk
Rad stalne tangencijalne sile W = Fs
rad sile trenja Ftr=microN na putu s
Wtr = -microNs
Rad sile zemljine teže pri pomjeranju tijela mase m iz položaja A u položaj B nalazimo kao zbir
proizvoda sile zemljine teže i projekcije malih pomaka ∆ri na pravac sile (vertikalni pravac)
Projekcije pomaka na vertikalni pravac su ∆h1 ∆h2∆hn ( ∆hi ndash projekcija pomaka ∆ri na
vertikalan pravac)
Rad elastične sileF = - k ΔLW = frac12 k (x2 ndash x1)2
Rad pri savlađivanju sile trenja
Sile trenja nastaju kao posljedica hrapavosti dodirnih površina tijela Ove sile teže da spriječe kretanje tijela pa se često nazivaju i otpor trenja Sila trenja ne zavisi od veličine već od vrste dodirne povšine a maksimalana je kada tijelo miruje Ftr = μ ∙ N
micro - koeficijent trenja koji zavisi od podloge N - normalna komponenta sile na podlogu
Rad sile trenja Wtr = micro ∙ N ∙ s = micro Gsinα ∙ s
Zakon održanja mehaničke energije
Ukupna mehanička energija u izolovanom sistemu u kome djeluju samo konzervativne sile ostaje konstantna ne mijenja se u toku kretanja
E = Ek + Ep
Energija se ne može uništiti niti iz ničega stvoriti ona može samo da prelazi iz jednog oblika u drugi- to je zakon očuvanja energije
Zakon održanja energije
Zakon očuvanja energije uključuje pojmove kinetičke energije potencijelne energije i rada Ti pojmovi lako razumljivi na jednostavnom primjeru na prirodan način proizlaze iz drugog Newtonovog zakona
Zakon o očuvanju energije kazuje da je za sistem ukupna energija sistema stalna
Prikazati ćemo taj zakon na dva primjera slobodan pad i jednostavno klatno
ZAKON ODRŽANJA MEHANIČKE ENERGIJE
+
E = Ek + Ep=const
Primjer Slobodan pad
U trenutku t = 0 pustimo tijelo da slobodno padaPotencijalna energija dok tijelo miruje iznosi
Kinetička energija tijela koje se kreće iznosi
Ukupna energija je Euk= U + K
U svakom položaju ukupna energija jednaka je E
Ako tijelo pada prema površini Zemlje sila teževrši rad jednak prirastu kinetičke energije tijela
ili na površini Zemlje (y = 0)
Kako je biće
Potencijalno polje sila
POLJE SILA-prostor u kojem u svakoj tački na tijelo djeluju druga tijela silama koje se mijenjaju od tačke do tačke po određenom zakonu Kada su te sile konzervativne polje se zove POTENCIJALNO
Polje centralnih sila u kojem je F=f(r) ndash u njemu pravac djelovanja neke sile prolazi kroz neki centar a iznos sile zavisi samo od rastojanja od tog centra
Gravitaciono i polje el sila je centralno
Rad sila u gravitacionom polju
Gravitaciono polje je centralno polje
Sila je
0221 r
r
mmF
Rad sila u gravitacionom polju
drr
mmsdr
r
mmsdFdW
221
0221
drds
drdsdssdr 1cos10
Potencijalna energija tijela mase m2
)11
()1
(12
21212
1 rrmm
rmmW r
r
r
mmE p
21
221
12112
11)()(
rmm
rmmWEE pp
Razmotrimo 3 slučaja
Tri slučaja za E=Ek+Ep
Izbacivanje satelita sa Zemlje
hR
MmmvE
Z 2
02
1
Jednačina konusnih presjeka daje zae lt 1 elipsu e = 1 parabolu e gt 1 hiperbolu i za e = 0 kružnicu (e-linearni ekscentricitet)
Kada dostigne visinu h satelit dobiva početnu brzinu v0
Za E negativno satelit će se kretati poelipsi u čijem jednom fokusu je ZemljaTada satelit pada na Zemlju Šta je prvakosmička brzina
Za E=0 putanja je parabola
Za E pozitivno putanja je hiperbolaEkveća od Ep
Parabolična putanja
Da bi vrijedilo e=1 treba biti E=0 Dakle ako se tijelo kreće u gravitacijskom polju po paraboli njegova ukupna energija jednaka je nuli Prema tome u svakoj tački putanje njegova je kinetička energija jednaka potencijalnoj na temelju čega možemo dobiti izraz za brzinu pri paraboličnom kretanju
r = RZ+h
(II kosmička brzina)
Hiperbola
Za slučaj hiperbole kada je e gt 1 treba biti E gt 0 Kinetička je energija veća od potencijalne Tijelo napušta gravitacijsko polje oslobađa se Zemljine teže
Rad elektrostatske sile
Rad koji vrši elektrostatska sila
)11
(12
21221
2
1rr
qqkdrr
qqkW
r
r
r
qqkE p
21
Potencijalna energija elastično deformisane opruge
Elastičnu potencijalnu energiju ima tijelo na kome je izvršen rad protiv neke elastične sile
Za utvrđivanje te veze potrebno je da izračunamo elementarni rad ΔW koji sila polja pri malom pomjeranju tijela Δs vrši duž proizvoljno izabranog pravca u prostoru Taj rad je jednak
ΔW = FsΔs i važi ΔW=- ΔEp
gdje je Fs projekcija sile F na pravac s
Veza između potencijalne energije i sile
Veza između potencijalne energije i sile
Za potencijalno polje vrijedi da je sila jednaka gradijentu potencijalne energije sa suprotnim znakom
F = - grad Ep
tj )( k
z
Ej
y
Ei
x
EF ppp
a a agrad a i j k
x y z
Zakon održanja impulsa
Proizvod mase čestice i brzine naziva se impuls ili količina kretanja čestice
vmp
Fdt
vmd
dt
pd
Ovo je naopćenitiji slučaj II Newtonovog zakona i zove se zakon promjene
impulsaUkupna količina kretanja zatvorenog
sistema je konstantna bez obzira kakvi se procesi i međujelovanje
događali u sistemuzakon održanja impulsa
constvmpi
iiukupni
Zakon održanja količine kretanja iliimpulsa
Ukupna količina kretanja u zatvorenom izoliranom sistemu je konstantna bez obzira kakvi se procesi odigravaju u sistemu
puk = konst
Iz II Newtonovog zakona
Fuk= dpukdt = 0 slijedi puk = konst
Primjena zakona očuvanja energije i impulsa
Sudari tijela
Elastičan sudar
Neelastičan sudar
Sudari tijela
Najčešća primjena zakona održanja impulsa je u izučavanju sudara tijela
Sudari tijela su pojave kod kojih su nepoznate ili priroda ili intenzitet sila koje djeluju u njima ili oboje
Sudari dvaju tijela može biti elastičan djelimično elastičan i neelastičan
Sudari tijela
Sudar je savršeno elastičan kada nema gubitka energije već je ukupna kinetička energija očuvana
Sudar je savršeno neelastičan kada se tijela nakon sudara deformišu spoje i zajedno nastave kretanje kao jedno tijelo Tu se jedan dio kinetičke energije izgubi i pretvori u druge oblike energije
Elastični i neelastični sudariSudar dvije čvrste loptice je približno elastičan
- Pri njemu vrijedi zakon održanja količine kretanja i zakon održanja energije
Swinging Balls
A popular demonstration of conservation of momentum and conservation of energy features several polished steel balls hung in a straight line in contact with each other If one is pulled back and allowed to strike the line one ball flies out the other end If two balls are sent in two come out and so forth
Swinging Balls
Centralni elastični sudari
Ovo je sudar pri kome brzine jedne i druge kuglice leže na istom pravcu koji prolazi središtem obje kugle
Ukupna količina kretanja prije i poslije sudara je ista
22112211 umumvmvm
Centralni elastični sudari
ukupna kinetička energija prije i poslije sudara je istavrijedi zakon održanja en
Centralni elastični sudari
Brzine kugli poslije sudara (dobiju se rješavanjem prethodnih dviju jednadžbi održanja impulsa i energije
21
112122
21
221211
2)(
2)(
mm
vmvmmu
mm
vmvmmu
Predana energija pri centralnom elastičnom sudaru(v2=0)
Predana energija imaće max vrijednost kada su iste mase m1 i m2 Tada je
ΔE = E1
1 1
2 2 331
21 11
1212
E E E
mv vE
E vmv
2
2 11 1
1 2
1 21
1 2
4
m mE E
m m
m mE E
m m
Posebni slučajevi elast sudara jednake mase čestica -izmijeniće brzine Ako druga
kugla miruje poslije sudara prva kugla se zaustavi dok druga odleti brzinom koju je imala prva kugla prije sudara
Savršeno elastična kugla mase m i brzine v udara u vrlo veliku kuglu ili savršeno elastičan zid Kugla se odbija jednakom brzinom kojom je i došla Zid pri tome dobiva impuls sile 2mv a ne dobiva nikakvu energiju jer kugla prilikom sudara ne mijenja energiju
Kada vrlo velika kugla udari kuglicu koja miruje brzina joj se vrlo malo promijeni dok lagana kuglica odleti brzinom koja je dva puta veća od brzine upadne kugle
Centralni neelastični sudari
Pri savršeno neelastičnom sudaru kugle se nakon sudara deformiraju slijepe i kreću zajedno brzinom u
Kinetička energija se smanjuje prilikom neelastičnog sudara
Razlika kinetičkih energija prije i poslije sudara predstavlja gubitak mehaničke energije
Snaga
snaga je brzina vršenja radaP = Wt
Jedinica za snagu je dobila poseban naziv a predstavlja rad od 1J u 1 sekundi tj VAT - W
[1W = 1J1s]- Snaga je skalarna veličina - dobiva se dijeljenjem rada kao skalarne veličine vremenom koje je takođe skalar
- Ako napišemo dA = F middot dL a pošto je dLdt= v onda možemo napisati da je snaga jednaka P = F middot v
Snaga ndash brzina iskorištavanja energije ili brzina
transformacije energijeU slučaju mehaničkog rada (kretanja tijela po nekom putu) razvija se snaga To je brzina iskorištavanja energije ili brzina transformacije energije
komponenta brzine u smjeru kretanja je vα Iz izraza za potencijalnu energiju snaga se računa kao
Snaga je funkcija vremena jer masa ima veću brzinu što tijelo pada duže
Rad promjenjive sile
Rad promjenjive sile
Ako je F=f(s) ukupan rad je jednak zbiru elementarnih radova napravljenih na konačnom broju pravolinijskih dijelova puta na koje je podijeljeno pomjeranje
2
11
11
lim
0s
s
i
n
ii
i
i
n
ii
n
ii
sdFsFW
naskadaili
sFWW
Rad promjenjive sile
Rad je jednak integralu projekcije sile Fx=Fcosα i pomaka ds
Ako su početna i krajnja tačka puta zadane vektorima r1 i r2 tada je rad definiran sa
2
1
r
r
W F dr
Mehanički rad
Iz obrasca
A = F middot s
dobijemo jedinicu za rad
[kg m2 s-2 = Nm = J] koja je dobila posebno ime Džul Joule
Rad je skalarna veličina
Energija
Energija je sposobnost vršenja rada Što tijelo ima veću energiju to je moguće od njega dobiti veći rad Energija je skalarna veličina koja se prema definicija mjeri radom koji tijelo može da vrši
Ako tijelo vrši rad energija mu se smanjuje
Ako okolina vrši rad na tijelu energija tijela se povećava
Oblici mehanička termička kemijska električna nuklearna i dr
Energija može prelaziti iz jednog oblika u drugi
Mehanička energija kinetička i potencijalna
Kinetička-uzrokovana kretanjem
Potencijalna ndash usljed položaja tijela
k
v
v
s
s
v
v
s
s
Evm
vmvmW
vdvmdtvdt
vdmds
td
vdmsdFW
2
21
22
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
22
1
Kinetička energija
Kinetička energija je - energija kretanja
Svako tijelo koje se kreće u stanju je da vrši neki rad tj posjeduje kinetičku energiju
izraz za kinetičku energiju
Ek= mv22
Priraštaj kinetičke energije = izvršenom radu
W= mv222 ndash mv1
22 =Ek2 ndash Ek1=∆Ek
Potencijalna energija
Sposobnost vršenja rada zbog posebnog položaja tijela
Tijelo na visini h iznad Zemlje sposobno je spuštajući se izvršiti rad
Elastična opruga nategnuta izvrši rad kada se vraća u ravnotežni položaj
Gravitaciona potencijalna energija
Gravitaciona potencijalna energija tijela izražava se radom koji sila teže izvrši kada to tijelo pada slobodno bez trenja i smetnji sa gornjeg nivoa na donji Ako je razlika nivoa h a masa tijela m onda rad predstavlja mjeru za potencijalnu energiju tijela Ep odnosno
Ep = Gh = mghMože se pokazati da rad ne zavisi od oblika
putanje već samo od razlike nivoa h te izraz važi uopšte bez obzira na oblik putanje
Gravitaciona potencijalna energija
( )
( )
B
A
r
B A
r
B A
W F dr mg r r
W mgy mgy
Konzervativne i nekonzervativne sile
- Sila kod koje rad ne zavisi od puta nego samo od početnog i krajnjeg položaja tijela zove se konzervativna sila
Rad konzervativne sile po zatvorenom putu jednak je nuli
- Sile čiji rad zavisi od puta po kojem tijelo prelazi iz jednog položaja u drugi nazivaju se nekonzervativnim silama takve su disipativne sile trenja i dr
0 sdFk
Rad stalne tangencijalne sile W = Fs
rad sile trenja Ftr=microN na putu s
Wtr = -microNs
Rad sile zemljine teže pri pomjeranju tijela mase m iz položaja A u položaj B nalazimo kao zbir
proizvoda sile zemljine teže i projekcije malih pomaka ∆ri na pravac sile (vertikalni pravac)
Projekcije pomaka na vertikalni pravac su ∆h1 ∆h2∆hn ( ∆hi ndash projekcija pomaka ∆ri na
vertikalan pravac)
Rad elastične sileF = - k ΔLW = frac12 k (x2 ndash x1)2
Rad pri savlađivanju sile trenja
Sile trenja nastaju kao posljedica hrapavosti dodirnih površina tijela Ove sile teže da spriječe kretanje tijela pa se često nazivaju i otpor trenja Sila trenja ne zavisi od veličine već od vrste dodirne povšine a maksimalana je kada tijelo miruje Ftr = μ ∙ N
micro - koeficijent trenja koji zavisi od podloge N - normalna komponenta sile na podlogu
Rad sile trenja Wtr = micro ∙ N ∙ s = micro Gsinα ∙ s
Zakon održanja mehaničke energije
Ukupna mehanička energija u izolovanom sistemu u kome djeluju samo konzervativne sile ostaje konstantna ne mijenja se u toku kretanja
E = Ek + Ep
Energija se ne može uništiti niti iz ničega stvoriti ona može samo da prelazi iz jednog oblika u drugi- to je zakon očuvanja energije
Zakon održanja energije
Zakon očuvanja energije uključuje pojmove kinetičke energije potencijelne energije i rada Ti pojmovi lako razumljivi na jednostavnom primjeru na prirodan način proizlaze iz drugog Newtonovog zakona
Zakon o očuvanju energije kazuje da je za sistem ukupna energija sistema stalna
Prikazati ćemo taj zakon na dva primjera slobodan pad i jednostavno klatno
ZAKON ODRŽANJA MEHANIČKE ENERGIJE
+
E = Ek + Ep=const
Primjer Slobodan pad
U trenutku t = 0 pustimo tijelo da slobodno padaPotencijalna energija dok tijelo miruje iznosi
Kinetička energija tijela koje se kreće iznosi
Ukupna energija je Euk= U + K
U svakom položaju ukupna energija jednaka je E
Ako tijelo pada prema površini Zemlje sila teževrši rad jednak prirastu kinetičke energije tijela
ili na površini Zemlje (y = 0)
Kako je biće
Potencijalno polje sila
POLJE SILA-prostor u kojem u svakoj tački na tijelo djeluju druga tijela silama koje se mijenjaju od tačke do tačke po određenom zakonu Kada su te sile konzervativne polje se zove POTENCIJALNO
Polje centralnih sila u kojem je F=f(r) ndash u njemu pravac djelovanja neke sile prolazi kroz neki centar a iznos sile zavisi samo od rastojanja od tog centra
Gravitaciono i polje el sila je centralno
Rad sila u gravitacionom polju
Gravitaciono polje je centralno polje
Sila je
0221 r
r
mmF
Rad sila u gravitacionom polju
drr
mmsdr
r
mmsdFdW
221
0221
drds
drdsdssdr 1cos10
Potencijalna energija tijela mase m2
)11
()1
(12
21212
1 rrmm
rmmW r
r
r
mmE p
21
221
12112
11)()(
rmm
rmmWEE pp
Razmotrimo 3 slučaja
Tri slučaja za E=Ek+Ep
Izbacivanje satelita sa Zemlje
hR
MmmvE
Z 2
02
1
Jednačina konusnih presjeka daje zae lt 1 elipsu e = 1 parabolu e gt 1 hiperbolu i za e = 0 kružnicu (e-linearni ekscentricitet)
Kada dostigne visinu h satelit dobiva početnu brzinu v0
Za E negativno satelit će se kretati poelipsi u čijem jednom fokusu je ZemljaTada satelit pada na Zemlju Šta je prvakosmička brzina
Za E=0 putanja je parabola
Za E pozitivno putanja je hiperbolaEkveća od Ep
Parabolična putanja
Da bi vrijedilo e=1 treba biti E=0 Dakle ako se tijelo kreće u gravitacijskom polju po paraboli njegova ukupna energija jednaka je nuli Prema tome u svakoj tački putanje njegova je kinetička energija jednaka potencijalnoj na temelju čega možemo dobiti izraz za brzinu pri paraboličnom kretanju
r = RZ+h
(II kosmička brzina)
Hiperbola
Za slučaj hiperbole kada je e gt 1 treba biti E gt 0 Kinetička je energija veća od potencijalne Tijelo napušta gravitacijsko polje oslobađa se Zemljine teže
Rad elektrostatske sile
Rad koji vrši elektrostatska sila
)11
(12
21221
2
1rr
qqkdrr
qqkW
r
r
r
qqkE p
21
Potencijalna energija elastično deformisane opruge
Elastičnu potencijalnu energiju ima tijelo na kome je izvršen rad protiv neke elastične sile
Za utvrđivanje te veze potrebno je da izračunamo elementarni rad ΔW koji sila polja pri malom pomjeranju tijela Δs vrši duž proizvoljno izabranog pravca u prostoru Taj rad je jednak
ΔW = FsΔs i važi ΔW=- ΔEp
gdje je Fs projekcija sile F na pravac s
Veza između potencijalne energije i sile
Veza između potencijalne energije i sile
Za potencijalno polje vrijedi da je sila jednaka gradijentu potencijalne energije sa suprotnim znakom
F = - grad Ep
tj )( k
z
Ej
y
Ei
x
EF ppp
a a agrad a i j k
x y z
Zakon održanja impulsa
Proizvod mase čestice i brzine naziva se impuls ili količina kretanja čestice
vmp
Fdt
vmd
dt
pd
Ovo je naopćenitiji slučaj II Newtonovog zakona i zove se zakon promjene
impulsaUkupna količina kretanja zatvorenog
sistema je konstantna bez obzira kakvi se procesi i međujelovanje
događali u sistemuzakon održanja impulsa
constvmpi
iiukupni
Zakon održanja količine kretanja iliimpulsa
Ukupna količina kretanja u zatvorenom izoliranom sistemu je konstantna bez obzira kakvi se procesi odigravaju u sistemu
puk = konst
Iz II Newtonovog zakona
Fuk= dpukdt = 0 slijedi puk = konst
Primjena zakona očuvanja energije i impulsa
Sudari tijela
Elastičan sudar
Neelastičan sudar
Sudari tijela
Najčešća primjena zakona održanja impulsa je u izučavanju sudara tijela
Sudari tijela su pojave kod kojih su nepoznate ili priroda ili intenzitet sila koje djeluju u njima ili oboje
Sudari dvaju tijela može biti elastičan djelimično elastičan i neelastičan
Sudari tijela
Sudar je savršeno elastičan kada nema gubitka energije već je ukupna kinetička energija očuvana
Sudar je savršeno neelastičan kada se tijela nakon sudara deformišu spoje i zajedno nastave kretanje kao jedno tijelo Tu se jedan dio kinetičke energije izgubi i pretvori u druge oblike energije
Elastični i neelastični sudariSudar dvije čvrste loptice je približno elastičan
- Pri njemu vrijedi zakon održanja količine kretanja i zakon održanja energije
Swinging Balls
A popular demonstration of conservation of momentum and conservation of energy features several polished steel balls hung in a straight line in contact with each other If one is pulled back and allowed to strike the line one ball flies out the other end If two balls are sent in two come out and so forth
Swinging Balls
Centralni elastični sudari
Ovo je sudar pri kome brzine jedne i druge kuglice leže na istom pravcu koji prolazi središtem obje kugle
Ukupna količina kretanja prije i poslije sudara je ista
22112211 umumvmvm
Centralni elastični sudari
ukupna kinetička energija prije i poslije sudara je istavrijedi zakon održanja en
Centralni elastični sudari
Brzine kugli poslije sudara (dobiju se rješavanjem prethodnih dviju jednadžbi održanja impulsa i energije
21
112122
21
221211
2)(
2)(
mm
vmvmmu
mm
vmvmmu
Predana energija pri centralnom elastičnom sudaru(v2=0)
Predana energija imaće max vrijednost kada su iste mase m1 i m2 Tada je
ΔE = E1
1 1
2 2 331
21 11
1212
E E E
mv vE
E vmv
2
2 11 1
1 2
1 21
1 2
4
m mE E
m m
m mE E
m m
Posebni slučajevi elast sudara jednake mase čestica -izmijeniće brzine Ako druga
kugla miruje poslije sudara prva kugla se zaustavi dok druga odleti brzinom koju je imala prva kugla prije sudara
Savršeno elastična kugla mase m i brzine v udara u vrlo veliku kuglu ili savršeno elastičan zid Kugla se odbija jednakom brzinom kojom je i došla Zid pri tome dobiva impuls sile 2mv a ne dobiva nikakvu energiju jer kugla prilikom sudara ne mijenja energiju
Kada vrlo velika kugla udari kuglicu koja miruje brzina joj se vrlo malo promijeni dok lagana kuglica odleti brzinom koja je dva puta veća od brzine upadne kugle
Centralni neelastični sudari
Pri savršeno neelastičnom sudaru kugle se nakon sudara deformiraju slijepe i kreću zajedno brzinom u
Kinetička energija se smanjuje prilikom neelastičnog sudara
Razlika kinetičkih energija prije i poslije sudara predstavlja gubitak mehaničke energije
Snaga
snaga je brzina vršenja radaP = Wt
Jedinica za snagu je dobila poseban naziv a predstavlja rad od 1J u 1 sekundi tj VAT - W
[1W = 1J1s]- Snaga je skalarna veličina - dobiva se dijeljenjem rada kao skalarne veličine vremenom koje je takođe skalar
- Ako napišemo dA = F middot dL a pošto je dLdt= v onda možemo napisati da je snaga jednaka P = F middot v
Snaga ndash brzina iskorištavanja energije ili brzina
transformacije energijeU slučaju mehaničkog rada (kretanja tijela po nekom putu) razvija se snaga To je brzina iskorištavanja energije ili brzina transformacije energije
komponenta brzine u smjeru kretanja je vα Iz izraza za potencijalnu energiju snaga se računa kao
Snaga je funkcija vremena jer masa ima veću brzinu što tijelo pada duže
Rad promjenjive sile
Ako je F=f(s) ukupan rad je jednak zbiru elementarnih radova napravljenih na konačnom broju pravolinijskih dijelova puta na koje je podijeljeno pomjeranje
2
11
11
lim
0s
s
i
n
ii
i
i
n
ii
n
ii
sdFsFW
naskadaili
sFWW
Rad promjenjive sile
Rad je jednak integralu projekcije sile Fx=Fcosα i pomaka ds
Ako su početna i krajnja tačka puta zadane vektorima r1 i r2 tada je rad definiran sa
2
1
r
r
W F dr
Mehanički rad
Iz obrasca
A = F middot s
dobijemo jedinicu za rad
[kg m2 s-2 = Nm = J] koja je dobila posebno ime Džul Joule
Rad je skalarna veličina
Energija
Energija je sposobnost vršenja rada Što tijelo ima veću energiju to je moguće od njega dobiti veći rad Energija je skalarna veličina koja se prema definicija mjeri radom koji tijelo može da vrši
Ako tijelo vrši rad energija mu se smanjuje
Ako okolina vrši rad na tijelu energija tijela se povećava
Oblici mehanička termička kemijska električna nuklearna i dr
Energija može prelaziti iz jednog oblika u drugi
Mehanička energija kinetička i potencijalna
Kinetička-uzrokovana kretanjem
Potencijalna ndash usljed položaja tijela
k
v
v
s
s
v
v
s
s
Evm
vmvmW
vdvmdtvdt
vdmds
td
vdmsdFW
2
21
22
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
22
1
Kinetička energija
Kinetička energija je - energija kretanja
Svako tijelo koje se kreće u stanju je da vrši neki rad tj posjeduje kinetičku energiju
izraz za kinetičku energiju
Ek= mv22
Priraštaj kinetičke energije = izvršenom radu
W= mv222 ndash mv1
22 =Ek2 ndash Ek1=∆Ek
Potencijalna energija
Sposobnost vršenja rada zbog posebnog položaja tijela
Tijelo na visini h iznad Zemlje sposobno je spuštajući se izvršiti rad
Elastična opruga nategnuta izvrši rad kada se vraća u ravnotežni položaj
Gravitaciona potencijalna energija
Gravitaciona potencijalna energija tijela izražava se radom koji sila teže izvrši kada to tijelo pada slobodno bez trenja i smetnji sa gornjeg nivoa na donji Ako je razlika nivoa h a masa tijela m onda rad predstavlja mjeru za potencijalnu energiju tijela Ep odnosno
Ep = Gh = mghMože se pokazati da rad ne zavisi od oblika
putanje već samo od razlike nivoa h te izraz važi uopšte bez obzira na oblik putanje
Gravitaciona potencijalna energija
( )
( )
B
A
r
B A
r
B A
W F dr mg r r
W mgy mgy
Konzervativne i nekonzervativne sile
- Sila kod koje rad ne zavisi od puta nego samo od početnog i krajnjeg položaja tijela zove se konzervativna sila
Rad konzervativne sile po zatvorenom putu jednak je nuli
- Sile čiji rad zavisi od puta po kojem tijelo prelazi iz jednog položaja u drugi nazivaju se nekonzervativnim silama takve su disipativne sile trenja i dr
0 sdFk
Rad stalne tangencijalne sile W = Fs
rad sile trenja Ftr=microN na putu s
Wtr = -microNs
Rad sile zemljine teže pri pomjeranju tijela mase m iz položaja A u položaj B nalazimo kao zbir
proizvoda sile zemljine teže i projekcije malih pomaka ∆ri na pravac sile (vertikalni pravac)
Projekcije pomaka na vertikalni pravac su ∆h1 ∆h2∆hn ( ∆hi ndash projekcija pomaka ∆ri na
vertikalan pravac)
Rad elastične sileF = - k ΔLW = frac12 k (x2 ndash x1)2
Rad pri savlađivanju sile trenja
Sile trenja nastaju kao posljedica hrapavosti dodirnih površina tijela Ove sile teže da spriječe kretanje tijela pa se često nazivaju i otpor trenja Sila trenja ne zavisi od veličine već od vrste dodirne povšine a maksimalana je kada tijelo miruje Ftr = μ ∙ N
micro - koeficijent trenja koji zavisi od podloge N - normalna komponenta sile na podlogu
Rad sile trenja Wtr = micro ∙ N ∙ s = micro Gsinα ∙ s
Zakon održanja mehaničke energije
Ukupna mehanička energija u izolovanom sistemu u kome djeluju samo konzervativne sile ostaje konstantna ne mijenja se u toku kretanja
E = Ek + Ep
Energija se ne može uništiti niti iz ničega stvoriti ona može samo da prelazi iz jednog oblika u drugi- to je zakon očuvanja energije
Zakon održanja energije
Zakon očuvanja energije uključuje pojmove kinetičke energije potencijelne energije i rada Ti pojmovi lako razumljivi na jednostavnom primjeru na prirodan način proizlaze iz drugog Newtonovog zakona
Zakon o očuvanju energije kazuje da je za sistem ukupna energija sistema stalna
Prikazati ćemo taj zakon na dva primjera slobodan pad i jednostavno klatno
ZAKON ODRŽANJA MEHANIČKE ENERGIJE
+
E = Ek + Ep=const
Primjer Slobodan pad
U trenutku t = 0 pustimo tijelo da slobodno padaPotencijalna energija dok tijelo miruje iznosi
Kinetička energija tijela koje se kreće iznosi
Ukupna energija je Euk= U + K
U svakom položaju ukupna energija jednaka je E
Ako tijelo pada prema površini Zemlje sila teževrši rad jednak prirastu kinetičke energije tijela
ili na površini Zemlje (y = 0)
Kako je biće
Potencijalno polje sila
POLJE SILA-prostor u kojem u svakoj tački na tijelo djeluju druga tijela silama koje se mijenjaju od tačke do tačke po određenom zakonu Kada su te sile konzervativne polje se zove POTENCIJALNO
Polje centralnih sila u kojem je F=f(r) ndash u njemu pravac djelovanja neke sile prolazi kroz neki centar a iznos sile zavisi samo od rastojanja od tog centra
Gravitaciono i polje el sila je centralno
Rad sila u gravitacionom polju
Gravitaciono polje je centralno polje
Sila je
0221 r
r
mmF
Rad sila u gravitacionom polju
drr
mmsdr
r
mmsdFdW
221
0221
drds
drdsdssdr 1cos10
Potencijalna energija tijela mase m2
)11
()1
(12
21212
1 rrmm
rmmW r
r
r
mmE p
21
221
12112
11)()(
rmm
rmmWEE pp
Razmotrimo 3 slučaja
Tri slučaja za E=Ek+Ep
Izbacivanje satelita sa Zemlje
hR
MmmvE
Z 2
02
1
Jednačina konusnih presjeka daje zae lt 1 elipsu e = 1 parabolu e gt 1 hiperbolu i za e = 0 kružnicu (e-linearni ekscentricitet)
Kada dostigne visinu h satelit dobiva početnu brzinu v0
Za E negativno satelit će se kretati poelipsi u čijem jednom fokusu je ZemljaTada satelit pada na Zemlju Šta je prvakosmička brzina
Za E=0 putanja je parabola
Za E pozitivno putanja je hiperbolaEkveća od Ep
Parabolična putanja
Da bi vrijedilo e=1 treba biti E=0 Dakle ako se tijelo kreće u gravitacijskom polju po paraboli njegova ukupna energija jednaka je nuli Prema tome u svakoj tački putanje njegova je kinetička energija jednaka potencijalnoj na temelju čega možemo dobiti izraz za brzinu pri paraboličnom kretanju
r = RZ+h
(II kosmička brzina)
Hiperbola
Za slučaj hiperbole kada je e gt 1 treba biti E gt 0 Kinetička je energija veća od potencijalne Tijelo napušta gravitacijsko polje oslobađa se Zemljine teže
Rad elektrostatske sile
Rad koji vrši elektrostatska sila
)11
(12
21221
2
1rr
qqkdrr
qqkW
r
r
r
qqkE p
21
Potencijalna energija elastično deformisane opruge
Elastičnu potencijalnu energiju ima tijelo na kome je izvršen rad protiv neke elastične sile
Za utvrđivanje te veze potrebno je da izračunamo elementarni rad ΔW koji sila polja pri malom pomjeranju tijela Δs vrši duž proizvoljno izabranog pravca u prostoru Taj rad je jednak
ΔW = FsΔs i važi ΔW=- ΔEp
gdje je Fs projekcija sile F na pravac s
Veza između potencijalne energije i sile
Veza između potencijalne energije i sile
Za potencijalno polje vrijedi da je sila jednaka gradijentu potencijalne energije sa suprotnim znakom
F = - grad Ep
tj )( k
z
Ej
y
Ei
x
EF ppp
a a agrad a i j k
x y z
Zakon održanja impulsa
Proizvod mase čestice i brzine naziva se impuls ili količina kretanja čestice
vmp
Fdt
vmd
dt
pd
Ovo je naopćenitiji slučaj II Newtonovog zakona i zove se zakon promjene
impulsaUkupna količina kretanja zatvorenog
sistema je konstantna bez obzira kakvi se procesi i međujelovanje
događali u sistemuzakon održanja impulsa
constvmpi
iiukupni
Zakon održanja količine kretanja iliimpulsa
Ukupna količina kretanja u zatvorenom izoliranom sistemu je konstantna bez obzira kakvi se procesi odigravaju u sistemu
puk = konst
Iz II Newtonovog zakona
Fuk= dpukdt = 0 slijedi puk = konst
Primjena zakona očuvanja energije i impulsa
Sudari tijela
Elastičan sudar
Neelastičan sudar
Sudari tijela
Najčešća primjena zakona održanja impulsa je u izučavanju sudara tijela
Sudari tijela su pojave kod kojih su nepoznate ili priroda ili intenzitet sila koje djeluju u njima ili oboje
Sudari dvaju tijela može biti elastičan djelimično elastičan i neelastičan
Sudari tijela
Sudar je savršeno elastičan kada nema gubitka energije već je ukupna kinetička energija očuvana
Sudar je savršeno neelastičan kada se tijela nakon sudara deformišu spoje i zajedno nastave kretanje kao jedno tijelo Tu se jedan dio kinetičke energije izgubi i pretvori u druge oblike energije
Elastični i neelastični sudariSudar dvije čvrste loptice je približno elastičan
- Pri njemu vrijedi zakon održanja količine kretanja i zakon održanja energije
Swinging Balls
A popular demonstration of conservation of momentum and conservation of energy features several polished steel balls hung in a straight line in contact with each other If one is pulled back and allowed to strike the line one ball flies out the other end If two balls are sent in two come out and so forth
Swinging Balls
Centralni elastični sudari
Ovo je sudar pri kome brzine jedne i druge kuglice leže na istom pravcu koji prolazi središtem obje kugle
Ukupna količina kretanja prije i poslije sudara je ista
22112211 umumvmvm
Centralni elastični sudari
ukupna kinetička energija prije i poslije sudara je istavrijedi zakon održanja en
Centralni elastični sudari
Brzine kugli poslije sudara (dobiju se rješavanjem prethodnih dviju jednadžbi održanja impulsa i energije
21
112122
21
221211
2)(
2)(
mm
vmvmmu
mm
vmvmmu
Predana energija pri centralnom elastičnom sudaru(v2=0)
Predana energija imaće max vrijednost kada su iste mase m1 i m2 Tada je
ΔE = E1
1 1
2 2 331
21 11
1212
E E E
mv vE
E vmv
2
2 11 1
1 2
1 21
1 2
4
m mE E
m m
m mE E
m m
Posebni slučajevi elast sudara jednake mase čestica -izmijeniće brzine Ako druga
kugla miruje poslije sudara prva kugla se zaustavi dok druga odleti brzinom koju je imala prva kugla prije sudara
Savršeno elastična kugla mase m i brzine v udara u vrlo veliku kuglu ili savršeno elastičan zid Kugla se odbija jednakom brzinom kojom je i došla Zid pri tome dobiva impuls sile 2mv a ne dobiva nikakvu energiju jer kugla prilikom sudara ne mijenja energiju
Kada vrlo velika kugla udari kuglicu koja miruje brzina joj se vrlo malo promijeni dok lagana kuglica odleti brzinom koja je dva puta veća od brzine upadne kugle
Centralni neelastični sudari
Pri savršeno neelastičnom sudaru kugle se nakon sudara deformiraju slijepe i kreću zajedno brzinom u
Kinetička energija se smanjuje prilikom neelastičnog sudara
Razlika kinetičkih energija prije i poslije sudara predstavlja gubitak mehaničke energije
Snaga
snaga je brzina vršenja radaP = Wt
Jedinica za snagu je dobila poseban naziv a predstavlja rad od 1J u 1 sekundi tj VAT - W
[1W = 1J1s]- Snaga je skalarna veličina - dobiva se dijeljenjem rada kao skalarne veličine vremenom koje je takođe skalar
- Ako napišemo dA = F middot dL a pošto je dLdt= v onda možemo napisati da je snaga jednaka P = F middot v
Snaga ndash brzina iskorištavanja energije ili brzina
transformacije energijeU slučaju mehaničkog rada (kretanja tijela po nekom putu) razvija se snaga To je brzina iskorištavanja energije ili brzina transformacije energije
komponenta brzine u smjeru kretanja je vα Iz izraza za potencijalnu energiju snaga se računa kao
Snaga je funkcija vremena jer masa ima veću brzinu što tijelo pada duže
Rad promjenjive sile
Rad je jednak integralu projekcije sile Fx=Fcosα i pomaka ds
Ako su početna i krajnja tačka puta zadane vektorima r1 i r2 tada je rad definiran sa
2
1
r
r
W F dr
Mehanički rad
Iz obrasca
A = F middot s
dobijemo jedinicu za rad
[kg m2 s-2 = Nm = J] koja je dobila posebno ime Džul Joule
Rad je skalarna veličina
Energija
Energija je sposobnost vršenja rada Što tijelo ima veću energiju to je moguće od njega dobiti veći rad Energija je skalarna veličina koja se prema definicija mjeri radom koji tijelo može da vrši
Ako tijelo vrši rad energija mu se smanjuje
Ako okolina vrši rad na tijelu energija tijela se povećava
Oblici mehanička termička kemijska električna nuklearna i dr
Energija može prelaziti iz jednog oblika u drugi
Mehanička energija kinetička i potencijalna
Kinetička-uzrokovana kretanjem
Potencijalna ndash usljed položaja tijela
k
v
v
s
s
v
v
s
s
Evm
vmvmW
vdvmdtvdt
vdmds
td
vdmsdFW
2
21
22
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
22
1
Kinetička energija
Kinetička energija je - energija kretanja
Svako tijelo koje se kreće u stanju je da vrši neki rad tj posjeduje kinetičku energiju
izraz za kinetičku energiju
Ek= mv22
Priraštaj kinetičke energije = izvršenom radu
W= mv222 ndash mv1
22 =Ek2 ndash Ek1=∆Ek
Potencijalna energija
Sposobnost vršenja rada zbog posebnog položaja tijela
Tijelo na visini h iznad Zemlje sposobno je spuštajući se izvršiti rad
Elastična opruga nategnuta izvrši rad kada se vraća u ravnotežni položaj
Gravitaciona potencijalna energija
Gravitaciona potencijalna energija tijela izražava se radom koji sila teže izvrši kada to tijelo pada slobodno bez trenja i smetnji sa gornjeg nivoa na donji Ako je razlika nivoa h a masa tijela m onda rad predstavlja mjeru za potencijalnu energiju tijela Ep odnosno
Ep = Gh = mghMože se pokazati da rad ne zavisi od oblika
putanje već samo od razlike nivoa h te izraz važi uopšte bez obzira na oblik putanje
Gravitaciona potencijalna energija
( )
( )
B
A
r
B A
r
B A
W F dr mg r r
W mgy mgy
Konzervativne i nekonzervativne sile
- Sila kod koje rad ne zavisi od puta nego samo od početnog i krajnjeg položaja tijela zove se konzervativna sila
Rad konzervativne sile po zatvorenom putu jednak je nuli
- Sile čiji rad zavisi od puta po kojem tijelo prelazi iz jednog položaja u drugi nazivaju se nekonzervativnim silama takve su disipativne sile trenja i dr
0 sdFk
Rad stalne tangencijalne sile W = Fs
rad sile trenja Ftr=microN na putu s
Wtr = -microNs
Rad sile zemljine teže pri pomjeranju tijela mase m iz položaja A u položaj B nalazimo kao zbir
proizvoda sile zemljine teže i projekcije malih pomaka ∆ri na pravac sile (vertikalni pravac)
Projekcije pomaka na vertikalni pravac su ∆h1 ∆h2∆hn ( ∆hi ndash projekcija pomaka ∆ri na
vertikalan pravac)
Rad elastične sileF = - k ΔLW = frac12 k (x2 ndash x1)2
Rad pri savlađivanju sile trenja
Sile trenja nastaju kao posljedica hrapavosti dodirnih površina tijela Ove sile teže da spriječe kretanje tijela pa se često nazivaju i otpor trenja Sila trenja ne zavisi od veličine već od vrste dodirne povšine a maksimalana je kada tijelo miruje Ftr = μ ∙ N
micro - koeficijent trenja koji zavisi od podloge N - normalna komponenta sile na podlogu
Rad sile trenja Wtr = micro ∙ N ∙ s = micro Gsinα ∙ s
Zakon održanja mehaničke energije
Ukupna mehanička energija u izolovanom sistemu u kome djeluju samo konzervativne sile ostaje konstantna ne mijenja se u toku kretanja
E = Ek + Ep
Energija se ne može uništiti niti iz ničega stvoriti ona može samo da prelazi iz jednog oblika u drugi- to je zakon očuvanja energije
Zakon održanja energije
Zakon očuvanja energije uključuje pojmove kinetičke energije potencijelne energije i rada Ti pojmovi lako razumljivi na jednostavnom primjeru na prirodan način proizlaze iz drugog Newtonovog zakona
Zakon o očuvanju energije kazuje da je za sistem ukupna energija sistema stalna
Prikazati ćemo taj zakon na dva primjera slobodan pad i jednostavno klatno
ZAKON ODRŽANJA MEHANIČKE ENERGIJE
+
E = Ek + Ep=const
Primjer Slobodan pad
U trenutku t = 0 pustimo tijelo da slobodno padaPotencijalna energija dok tijelo miruje iznosi
Kinetička energija tijela koje se kreće iznosi
Ukupna energija je Euk= U + K
U svakom položaju ukupna energija jednaka je E
Ako tijelo pada prema površini Zemlje sila teževrši rad jednak prirastu kinetičke energije tijela
ili na površini Zemlje (y = 0)
Kako je biće
Potencijalno polje sila
POLJE SILA-prostor u kojem u svakoj tački na tijelo djeluju druga tijela silama koje se mijenjaju od tačke do tačke po određenom zakonu Kada su te sile konzervativne polje se zove POTENCIJALNO
Polje centralnih sila u kojem je F=f(r) ndash u njemu pravac djelovanja neke sile prolazi kroz neki centar a iznos sile zavisi samo od rastojanja od tog centra
Gravitaciono i polje el sila je centralno
Rad sila u gravitacionom polju
Gravitaciono polje je centralno polje
Sila je
0221 r
r
mmF
Rad sila u gravitacionom polju
drr
mmsdr
r
mmsdFdW
221
0221
drds
drdsdssdr 1cos10
Potencijalna energija tijela mase m2
)11
()1
(12
21212
1 rrmm
rmmW r
r
r
mmE p
21
221
12112
11)()(
rmm
rmmWEE pp
Razmotrimo 3 slučaja
Tri slučaja za E=Ek+Ep
Izbacivanje satelita sa Zemlje
hR
MmmvE
Z 2
02
1
Jednačina konusnih presjeka daje zae lt 1 elipsu e = 1 parabolu e gt 1 hiperbolu i za e = 0 kružnicu (e-linearni ekscentricitet)
Kada dostigne visinu h satelit dobiva početnu brzinu v0
Za E negativno satelit će se kretati poelipsi u čijem jednom fokusu je ZemljaTada satelit pada na Zemlju Šta je prvakosmička brzina
Za E=0 putanja je parabola
Za E pozitivno putanja je hiperbolaEkveća od Ep
Parabolična putanja
Da bi vrijedilo e=1 treba biti E=0 Dakle ako se tijelo kreće u gravitacijskom polju po paraboli njegova ukupna energija jednaka je nuli Prema tome u svakoj tački putanje njegova je kinetička energija jednaka potencijalnoj na temelju čega možemo dobiti izraz za brzinu pri paraboličnom kretanju
r = RZ+h
(II kosmička brzina)
Hiperbola
Za slučaj hiperbole kada je e gt 1 treba biti E gt 0 Kinetička je energija veća od potencijalne Tijelo napušta gravitacijsko polje oslobađa se Zemljine teže
Rad elektrostatske sile
Rad koji vrši elektrostatska sila
)11
(12
21221
2
1rr
qqkdrr
qqkW
r
r
r
qqkE p
21
Potencijalna energija elastično deformisane opruge
Elastičnu potencijalnu energiju ima tijelo na kome je izvršen rad protiv neke elastične sile
Za utvrđivanje te veze potrebno je da izračunamo elementarni rad ΔW koji sila polja pri malom pomjeranju tijela Δs vrši duž proizvoljno izabranog pravca u prostoru Taj rad je jednak
ΔW = FsΔs i važi ΔW=- ΔEp
gdje je Fs projekcija sile F na pravac s
Veza između potencijalne energije i sile
Veza između potencijalne energije i sile
Za potencijalno polje vrijedi da je sila jednaka gradijentu potencijalne energije sa suprotnim znakom
F = - grad Ep
tj )( k
z
Ej
y
Ei
x
EF ppp
a a agrad a i j k
x y z
Zakon održanja impulsa
Proizvod mase čestice i brzine naziva se impuls ili količina kretanja čestice
vmp
Fdt
vmd
dt
pd
Ovo je naopćenitiji slučaj II Newtonovog zakona i zove se zakon promjene
impulsaUkupna količina kretanja zatvorenog
sistema je konstantna bez obzira kakvi se procesi i međujelovanje
događali u sistemuzakon održanja impulsa
constvmpi
iiukupni
Zakon održanja količine kretanja iliimpulsa
Ukupna količina kretanja u zatvorenom izoliranom sistemu je konstantna bez obzira kakvi se procesi odigravaju u sistemu
puk = konst
Iz II Newtonovog zakona
Fuk= dpukdt = 0 slijedi puk = konst
Primjena zakona očuvanja energije i impulsa
Sudari tijela
Elastičan sudar
Neelastičan sudar
Sudari tijela
Najčešća primjena zakona održanja impulsa je u izučavanju sudara tijela
Sudari tijela su pojave kod kojih su nepoznate ili priroda ili intenzitet sila koje djeluju u njima ili oboje
Sudari dvaju tijela može biti elastičan djelimično elastičan i neelastičan
Sudari tijela
Sudar je savršeno elastičan kada nema gubitka energije već je ukupna kinetička energija očuvana
Sudar je savršeno neelastičan kada se tijela nakon sudara deformišu spoje i zajedno nastave kretanje kao jedno tijelo Tu se jedan dio kinetičke energije izgubi i pretvori u druge oblike energije
Elastični i neelastični sudariSudar dvije čvrste loptice je približno elastičan
- Pri njemu vrijedi zakon održanja količine kretanja i zakon održanja energije
Swinging Balls
A popular demonstration of conservation of momentum and conservation of energy features several polished steel balls hung in a straight line in contact with each other If one is pulled back and allowed to strike the line one ball flies out the other end If two balls are sent in two come out and so forth
Swinging Balls
Centralni elastični sudari
Ovo je sudar pri kome brzine jedne i druge kuglice leže na istom pravcu koji prolazi središtem obje kugle
Ukupna količina kretanja prije i poslije sudara je ista
22112211 umumvmvm
Centralni elastični sudari
ukupna kinetička energija prije i poslije sudara je istavrijedi zakon održanja en
Centralni elastični sudari
Brzine kugli poslije sudara (dobiju se rješavanjem prethodnih dviju jednadžbi održanja impulsa i energije
21
112122
21
221211
2)(
2)(
mm
vmvmmu
mm
vmvmmu
Predana energija pri centralnom elastičnom sudaru(v2=0)
Predana energija imaće max vrijednost kada su iste mase m1 i m2 Tada je
ΔE = E1
1 1
2 2 331
21 11
1212
E E E
mv vE
E vmv
2
2 11 1
1 2
1 21
1 2
4
m mE E
m m
m mE E
m m
Posebni slučajevi elast sudara jednake mase čestica -izmijeniće brzine Ako druga
kugla miruje poslije sudara prva kugla se zaustavi dok druga odleti brzinom koju je imala prva kugla prije sudara
Savršeno elastična kugla mase m i brzine v udara u vrlo veliku kuglu ili savršeno elastičan zid Kugla se odbija jednakom brzinom kojom je i došla Zid pri tome dobiva impuls sile 2mv a ne dobiva nikakvu energiju jer kugla prilikom sudara ne mijenja energiju
Kada vrlo velika kugla udari kuglicu koja miruje brzina joj se vrlo malo promijeni dok lagana kuglica odleti brzinom koja je dva puta veća od brzine upadne kugle
Centralni neelastični sudari
Pri savršeno neelastičnom sudaru kugle se nakon sudara deformiraju slijepe i kreću zajedno brzinom u
Kinetička energija se smanjuje prilikom neelastičnog sudara
Razlika kinetičkih energija prije i poslije sudara predstavlja gubitak mehaničke energije
Snaga
snaga je brzina vršenja radaP = Wt
Jedinica za snagu je dobila poseban naziv a predstavlja rad od 1J u 1 sekundi tj VAT - W
[1W = 1J1s]- Snaga je skalarna veličina - dobiva se dijeljenjem rada kao skalarne veličine vremenom koje je takođe skalar
- Ako napišemo dA = F middot dL a pošto je dLdt= v onda možemo napisati da je snaga jednaka P = F middot v
Snaga ndash brzina iskorištavanja energije ili brzina
transformacije energijeU slučaju mehaničkog rada (kretanja tijela po nekom putu) razvija se snaga To je brzina iskorištavanja energije ili brzina transformacije energije
komponenta brzine u smjeru kretanja je vα Iz izraza za potencijalnu energiju snaga se računa kao
Snaga je funkcija vremena jer masa ima veću brzinu što tijelo pada duže
Mehanički rad
Iz obrasca
A = F middot s
dobijemo jedinicu za rad
[kg m2 s-2 = Nm = J] koja je dobila posebno ime Džul Joule
Rad je skalarna veličina
Energija
Energija je sposobnost vršenja rada Što tijelo ima veću energiju to je moguće od njega dobiti veći rad Energija je skalarna veličina koja se prema definicija mjeri radom koji tijelo može da vrši
Ako tijelo vrši rad energija mu se smanjuje
Ako okolina vrši rad na tijelu energija tijela se povećava
Oblici mehanička termička kemijska električna nuklearna i dr
Energija može prelaziti iz jednog oblika u drugi
Mehanička energija kinetička i potencijalna
Kinetička-uzrokovana kretanjem
Potencijalna ndash usljed položaja tijela
k
v
v
s
s
v
v
s
s
Evm
vmvmW
vdvmdtvdt
vdmds
td
vdmsdFW
2
21
22
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
22
1
Kinetička energija
Kinetička energija je - energija kretanja
Svako tijelo koje se kreće u stanju je da vrši neki rad tj posjeduje kinetičku energiju
izraz za kinetičku energiju
Ek= mv22
Priraštaj kinetičke energije = izvršenom radu
W= mv222 ndash mv1
22 =Ek2 ndash Ek1=∆Ek
Potencijalna energija
Sposobnost vršenja rada zbog posebnog položaja tijela
Tijelo na visini h iznad Zemlje sposobno je spuštajući se izvršiti rad
Elastična opruga nategnuta izvrši rad kada se vraća u ravnotežni položaj
Gravitaciona potencijalna energija
Gravitaciona potencijalna energija tijela izražava se radom koji sila teže izvrši kada to tijelo pada slobodno bez trenja i smetnji sa gornjeg nivoa na donji Ako je razlika nivoa h a masa tijela m onda rad predstavlja mjeru za potencijalnu energiju tijela Ep odnosno
Ep = Gh = mghMože se pokazati da rad ne zavisi od oblika
putanje već samo od razlike nivoa h te izraz važi uopšte bez obzira na oblik putanje
Gravitaciona potencijalna energija
( )
( )
B
A
r
B A
r
B A
W F dr mg r r
W mgy mgy
Konzervativne i nekonzervativne sile
- Sila kod koje rad ne zavisi od puta nego samo od početnog i krajnjeg položaja tijela zove se konzervativna sila
Rad konzervativne sile po zatvorenom putu jednak je nuli
- Sile čiji rad zavisi od puta po kojem tijelo prelazi iz jednog položaja u drugi nazivaju se nekonzervativnim silama takve su disipativne sile trenja i dr
0 sdFk
Rad stalne tangencijalne sile W = Fs
rad sile trenja Ftr=microN na putu s
Wtr = -microNs
Rad sile zemljine teže pri pomjeranju tijela mase m iz položaja A u položaj B nalazimo kao zbir
proizvoda sile zemljine teže i projekcije malih pomaka ∆ri na pravac sile (vertikalni pravac)
Projekcije pomaka na vertikalni pravac su ∆h1 ∆h2∆hn ( ∆hi ndash projekcija pomaka ∆ri na
vertikalan pravac)
Rad elastične sileF = - k ΔLW = frac12 k (x2 ndash x1)2
Rad pri savlađivanju sile trenja
Sile trenja nastaju kao posljedica hrapavosti dodirnih površina tijela Ove sile teže da spriječe kretanje tijela pa se često nazivaju i otpor trenja Sila trenja ne zavisi od veličine već od vrste dodirne povšine a maksimalana je kada tijelo miruje Ftr = μ ∙ N
micro - koeficijent trenja koji zavisi od podloge N - normalna komponenta sile na podlogu
Rad sile trenja Wtr = micro ∙ N ∙ s = micro Gsinα ∙ s
Zakon održanja mehaničke energije
Ukupna mehanička energija u izolovanom sistemu u kome djeluju samo konzervativne sile ostaje konstantna ne mijenja se u toku kretanja
E = Ek + Ep
Energija se ne može uništiti niti iz ničega stvoriti ona može samo da prelazi iz jednog oblika u drugi- to je zakon očuvanja energije
Zakon održanja energije
Zakon očuvanja energije uključuje pojmove kinetičke energije potencijelne energije i rada Ti pojmovi lako razumljivi na jednostavnom primjeru na prirodan način proizlaze iz drugog Newtonovog zakona
Zakon o očuvanju energije kazuje da je za sistem ukupna energija sistema stalna
Prikazati ćemo taj zakon na dva primjera slobodan pad i jednostavno klatno
ZAKON ODRŽANJA MEHANIČKE ENERGIJE
+
E = Ek + Ep=const
Primjer Slobodan pad
U trenutku t = 0 pustimo tijelo da slobodno padaPotencijalna energija dok tijelo miruje iznosi
Kinetička energija tijela koje se kreće iznosi
Ukupna energija je Euk= U + K
U svakom položaju ukupna energija jednaka je E
Ako tijelo pada prema površini Zemlje sila teževrši rad jednak prirastu kinetičke energije tijela
ili na površini Zemlje (y = 0)
Kako je biće
Potencijalno polje sila
POLJE SILA-prostor u kojem u svakoj tački na tijelo djeluju druga tijela silama koje se mijenjaju od tačke do tačke po određenom zakonu Kada su te sile konzervativne polje se zove POTENCIJALNO
Polje centralnih sila u kojem je F=f(r) ndash u njemu pravac djelovanja neke sile prolazi kroz neki centar a iznos sile zavisi samo od rastojanja od tog centra
Gravitaciono i polje el sila je centralno
Rad sila u gravitacionom polju
Gravitaciono polje je centralno polje
Sila je
0221 r
r
mmF
Rad sila u gravitacionom polju
drr
mmsdr
r
mmsdFdW
221
0221
drds
drdsdssdr 1cos10
Potencijalna energija tijela mase m2
)11
()1
(12
21212
1 rrmm
rmmW r
r
r
mmE p
21
221
12112
11)()(
rmm
rmmWEE pp
Razmotrimo 3 slučaja
Tri slučaja za E=Ek+Ep
Izbacivanje satelita sa Zemlje
hR
MmmvE
Z 2
02
1
Jednačina konusnih presjeka daje zae lt 1 elipsu e = 1 parabolu e gt 1 hiperbolu i za e = 0 kružnicu (e-linearni ekscentricitet)
Kada dostigne visinu h satelit dobiva početnu brzinu v0
Za E negativno satelit će se kretati poelipsi u čijem jednom fokusu je ZemljaTada satelit pada na Zemlju Šta je prvakosmička brzina
Za E=0 putanja je parabola
Za E pozitivno putanja je hiperbolaEkveća od Ep
Parabolična putanja
Da bi vrijedilo e=1 treba biti E=0 Dakle ako se tijelo kreće u gravitacijskom polju po paraboli njegova ukupna energija jednaka je nuli Prema tome u svakoj tački putanje njegova je kinetička energija jednaka potencijalnoj na temelju čega možemo dobiti izraz za brzinu pri paraboličnom kretanju
r = RZ+h
(II kosmička brzina)
Hiperbola
Za slučaj hiperbole kada je e gt 1 treba biti E gt 0 Kinetička je energija veća od potencijalne Tijelo napušta gravitacijsko polje oslobađa se Zemljine teže
Rad elektrostatske sile
Rad koji vrši elektrostatska sila
)11
(12
21221
2
1rr
qqkdrr
qqkW
r
r
r
qqkE p
21
Potencijalna energija elastično deformisane opruge
Elastičnu potencijalnu energiju ima tijelo na kome je izvršen rad protiv neke elastične sile
Za utvrđivanje te veze potrebno je da izračunamo elementarni rad ΔW koji sila polja pri malom pomjeranju tijela Δs vrši duž proizvoljno izabranog pravca u prostoru Taj rad je jednak
ΔW = FsΔs i važi ΔW=- ΔEp
gdje je Fs projekcija sile F na pravac s
Veza između potencijalne energije i sile
Veza između potencijalne energije i sile
Za potencijalno polje vrijedi da je sila jednaka gradijentu potencijalne energije sa suprotnim znakom
F = - grad Ep
tj )( k
z
Ej
y
Ei
x
EF ppp
a a agrad a i j k
x y z
Zakon održanja impulsa
Proizvod mase čestice i brzine naziva se impuls ili količina kretanja čestice
vmp
Fdt
vmd
dt
pd
Ovo je naopćenitiji slučaj II Newtonovog zakona i zove se zakon promjene
impulsaUkupna količina kretanja zatvorenog
sistema je konstantna bez obzira kakvi se procesi i međujelovanje
događali u sistemuzakon održanja impulsa
constvmpi
iiukupni
Zakon održanja količine kretanja iliimpulsa
Ukupna količina kretanja u zatvorenom izoliranom sistemu je konstantna bez obzira kakvi se procesi odigravaju u sistemu
puk = konst
Iz II Newtonovog zakona
Fuk= dpukdt = 0 slijedi puk = konst
Primjena zakona očuvanja energije i impulsa
Sudari tijela
Elastičan sudar
Neelastičan sudar
Sudari tijela
Najčešća primjena zakona održanja impulsa je u izučavanju sudara tijela
Sudari tijela su pojave kod kojih su nepoznate ili priroda ili intenzitet sila koje djeluju u njima ili oboje
Sudari dvaju tijela može biti elastičan djelimično elastičan i neelastičan
Sudari tijela
Sudar je savršeno elastičan kada nema gubitka energije već je ukupna kinetička energija očuvana
Sudar je savršeno neelastičan kada se tijela nakon sudara deformišu spoje i zajedno nastave kretanje kao jedno tijelo Tu se jedan dio kinetičke energije izgubi i pretvori u druge oblike energije
Elastični i neelastični sudariSudar dvije čvrste loptice je približno elastičan
- Pri njemu vrijedi zakon održanja količine kretanja i zakon održanja energije
Swinging Balls
A popular demonstration of conservation of momentum and conservation of energy features several polished steel balls hung in a straight line in contact with each other If one is pulled back and allowed to strike the line one ball flies out the other end If two balls are sent in two come out and so forth
Swinging Balls
Centralni elastični sudari
Ovo je sudar pri kome brzine jedne i druge kuglice leže na istom pravcu koji prolazi središtem obje kugle
Ukupna količina kretanja prije i poslije sudara je ista
22112211 umumvmvm
Centralni elastični sudari
ukupna kinetička energija prije i poslije sudara je istavrijedi zakon održanja en
Centralni elastični sudari
Brzine kugli poslije sudara (dobiju se rješavanjem prethodnih dviju jednadžbi održanja impulsa i energije
21
112122
21
221211
2)(
2)(
mm
vmvmmu
mm
vmvmmu
Predana energija pri centralnom elastičnom sudaru(v2=0)
Predana energija imaće max vrijednost kada su iste mase m1 i m2 Tada je
ΔE = E1
1 1
2 2 331
21 11
1212
E E E
mv vE
E vmv
2
2 11 1
1 2
1 21
1 2
4
m mE E
m m
m mE E
m m
Posebni slučajevi elast sudara jednake mase čestica -izmijeniće brzine Ako druga
kugla miruje poslije sudara prva kugla se zaustavi dok druga odleti brzinom koju je imala prva kugla prije sudara
Savršeno elastična kugla mase m i brzine v udara u vrlo veliku kuglu ili savršeno elastičan zid Kugla se odbija jednakom brzinom kojom je i došla Zid pri tome dobiva impuls sile 2mv a ne dobiva nikakvu energiju jer kugla prilikom sudara ne mijenja energiju
Kada vrlo velika kugla udari kuglicu koja miruje brzina joj se vrlo malo promijeni dok lagana kuglica odleti brzinom koja je dva puta veća od brzine upadne kugle
Centralni neelastični sudari
Pri savršeno neelastičnom sudaru kugle se nakon sudara deformiraju slijepe i kreću zajedno brzinom u
Kinetička energija se smanjuje prilikom neelastičnog sudara
Razlika kinetičkih energija prije i poslije sudara predstavlja gubitak mehaničke energije
Snaga
snaga je brzina vršenja radaP = Wt
Jedinica za snagu je dobila poseban naziv a predstavlja rad od 1J u 1 sekundi tj VAT - W
[1W = 1J1s]- Snaga je skalarna veličina - dobiva se dijeljenjem rada kao skalarne veličine vremenom koje je takođe skalar
- Ako napišemo dA = F middot dL a pošto je dLdt= v onda možemo napisati da je snaga jednaka P = F middot v
Snaga ndash brzina iskorištavanja energije ili brzina
transformacije energijeU slučaju mehaničkog rada (kretanja tijela po nekom putu) razvija se snaga To je brzina iskorištavanja energije ili brzina transformacije energije
komponenta brzine u smjeru kretanja je vα Iz izraza za potencijalnu energiju snaga se računa kao
Snaga je funkcija vremena jer masa ima veću brzinu što tijelo pada duže
Energija
Energija je sposobnost vršenja rada Što tijelo ima veću energiju to je moguće od njega dobiti veći rad Energija je skalarna veličina koja se prema definicija mjeri radom koji tijelo može da vrši
Ako tijelo vrši rad energija mu se smanjuje
Ako okolina vrši rad na tijelu energija tijela se povećava
Oblici mehanička termička kemijska električna nuklearna i dr
Energija može prelaziti iz jednog oblika u drugi
Mehanička energija kinetička i potencijalna
Kinetička-uzrokovana kretanjem
Potencijalna ndash usljed položaja tijela
k
v
v
s
s
v
v
s
s
Evm
vmvmW
vdvmdtvdt
vdmds
td
vdmsdFW
2
21
22
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
22
1
Kinetička energija
Kinetička energija je - energija kretanja
Svako tijelo koje se kreće u stanju je da vrši neki rad tj posjeduje kinetičku energiju
izraz za kinetičku energiju
Ek= mv22
Priraštaj kinetičke energije = izvršenom radu
W= mv222 ndash mv1
22 =Ek2 ndash Ek1=∆Ek
Potencijalna energija
Sposobnost vršenja rada zbog posebnog položaja tijela
Tijelo na visini h iznad Zemlje sposobno je spuštajući se izvršiti rad
Elastična opruga nategnuta izvrši rad kada se vraća u ravnotežni položaj
Gravitaciona potencijalna energija
Gravitaciona potencijalna energija tijela izražava se radom koji sila teže izvrši kada to tijelo pada slobodno bez trenja i smetnji sa gornjeg nivoa na donji Ako je razlika nivoa h a masa tijela m onda rad predstavlja mjeru za potencijalnu energiju tijela Ep odnosno
Ep = Gh = mghMože se pokazati da rad ne zavisi od oblika
putanje već samo od razlike nivoa h te izraz važi uopšte bez obzira na oblik putanje
Gravitaciona potencijalna energija
( )
( )
B
A
r
B A
r
B A
W F dr mg r r
W mgy mgy
Konzervativne i nekonzervativne sile
- Sila kod koje rad ne zavisi od puta nego samo od početnog i krajnjeg položaja tijela zove se konzervativna sila
Rad konzervativne sile po zatvorenom putu jednak je nuli
- Sile čiji rad zavisi od puta po kojem tijelo prelazi iz jednog položaja u drugi nazivaju se nekonzervativnim silama takve su disipativne sile trenja i dr
0 sdFk
Rad stalne tangencijalne sile W = Fs
rad sile trenja Ftr=microN na putu s
Wtr = -microNs
Rad sile zemljine teže pri pomjeranju tijela mase m iz položaja A u položaj B nalazimo kao zbir
proizvoda sile zemljine teže i projekcije malih pomaka ∆ri na pravac sile (vertikalni pravac)
Projekcije pomaka na vertikalni pravac su ∆h1 ∆h2∆hn ( ∆hi ndash projekcija pomaka ∆ri na
vertikalan pravac)
Rad elastične sileF = - k ΔLW = frac12 k (x2 ndash x1)2
Rad pri savlađivanju sile trenja
Sile trenja nastaju kao posljedica hrapavosti dodirnih površina tijela Ove sile teže da spriječe kretanje tijela pa se često nazivaju i otpor trenja Sila trenja ne zavisi od veličine već od vrste dodirne povšine a maksimalana je kada tijelo miruje Ftr = μ ∙ N
micro - koeficijent trenja koji zavisi od podloge N - normalna komponenta sile na podlogu
Rad sile trenja Wtr = micro ∙ N ∙ s = micro Gsinα ∙ s
Zakon održanja mehaničke energije
Ukupna mehanička energija u izolovanom sistemu u kome djeluju samo konzervativne sile ostaje konstantna ne mijenja se u toku kretanja
E = Ek + Ep
Energija se ne može uništiti niti iz ničega stvoriti ona može samo da prelazi iz jednog oblika u drugi- to je zakon očuvanja energije
Zakon održanja energije
Zakon očuvanja energije uključuje pojmove kinetičke energije potencijelne energije i rada Ti pojmovi lako razumljivi na jednostavnom primjeru na prirodan način proizlaze iz drugog Newtonovog zakona
Zakon o očuvanju energije kazuje da je za sistem ukupna energija sistema stalna
Prikazati ćemo taj zakon na dva primjera slobodan pad i jednostavno klatno
ZAKON ODRŽANJA MEHANIČKE ENERGIJE
+
E = Ek + Ep=const
Primjer Slobodan pad
U trenutku t = 0 pustimo tijelo da slobodno padaPotencijalna energija dok tijelo miruje iznosi
Kinetička energija tijela koje se kreće iznosi
Ukupna energija je Euk= U + K
U svakom položaju ukupna energija jednaka je E
Ako tijelo pada prema površini Zemlje sila teževrši rad jednak prirastu kinetičke energije tijela
ili na površini Zemlje (y = 0)
Kako je biće
Potencijalno polje sila
POLJE SILA-prostor u kojem u svakoj tački na tijelo djeluju druga tijela silama koje se mijenjaju od tačke do tačke po određenom zakonu Kada su te sile konzervativne polje se zove POTENCIJALNO
Polje centralnih sila u kojem je F=f(r) ndash u njemu pravac djelovanja neke sile prolazi kroz neki centar a iznos sile zavisi samo od rastojanja od tog centra
Gravitaciono i polje el sila je centralno
Rad sila u gravitacionom polju
Gravitaciono polje je centralno polje
Sila je
0221 r
r
mmF
Rad sila u gravitacionom polju
drr
mmsdr
r
mmsdFdW
221
0221
drds
drdsdssdr 1cos10
Potencijalna energija tijela mase m2
)11
()1
(12
21212
1 rrmm
rmmW r
r
r
mmE p
21
221
12112
11)()(
rmm
rmmWEE pp
Razmotrimo 3 slučaja
Tri slučaja za E=Ek+Ep
Izbacivanje satelita sa Zemlje
hR
MmmvE
Z 2
02
1
Jednačina konusnih presjeka daje zae lt 1 elipsu e = 1 parabolu e gt 1 hiperbolu i za e = 0 kružnicu (e-linearni ekscentricitet)
Kada dostigne visinu h satelit dobiva početnu brzinu v0
Za E negativno satelit će se kretati poelipsi u čijem jednom fokusu je ZemljaTada satelit pada na Zemlju Šta je prvakosmička brzina
Za E=0 putanja je parabola
Za E pozitivno putanja je hiperbolaEkveća od Ep
Parabolična putanja
Da bi vrijedilo e=1 treba biti E=0 Dakle ako se tijelo kreće u gravitacijskom polju po paraboli njegova ukupna energija jednaka je nuli Prema tome u svakoj tački putanje njegova je kinetička energija jednaka potencijalnoj na temelju čega možemo dobiti izraz za brzinu pri paraboličnom kretanju
r = RZ+h
(II kosmička brzina)
Hiperbola
Za slučaj hiperbole kada je e gt 1 treba biti E gt 0 Kinetička je energija veća od potencijalne Tijelo napušta gravitacijsko polje oslobađa se Zemljine teže
Rad elektrostatske sile
Rad koji vrši elektrostatska sila
)11
(12
21221
2
1rr
qqkdrr
qqkW
r
r
r
qqkE p
21
Potencijalna energija elastično deformisane opruge
Elastičnu potencijalnu energiju ima tijelo na kome je izvršen rad protiv neke elastične sile
Za utvrđivanje te veze potrebno je da izračunamo elementarni rad ΔW koji sila polja pri malom pomjeranju tijela Δs vrši duž proizvoljno izabranog pravca u prostoru Taj rad je jednak
ΔW = FsΔs i važi ΔW=- ΔEp
gdje je Fs projekcija sile F na pravac s
Veza između potencijalne energije i sile
Veza između potencijalne energije i sile
Za potencijalno polje vrijedi da je sila jednaka gradijentu potencijalne energije sa suprotnim znakom
F = - grad Ep
tj )( k
z
Ej
y
Ei
x
EF ppp
a a agrad a i j k
x y z
Zakon održanja impulsa
Proizvod mase čestice i brzine naziva se impuls ili količina kretanja čestice
vmp
Fdt
vmd
dt
pd
Ovo je naopćenitiji slučaj II Newtonovog zakona i zove se zakon promjene
impulsaUkupna količina kretanja zatvorenog
sistema je konstantna bez obzira kakvi se procesi i međujelovanje
događali u sistemuzakon održanja impulsa
constvmpi
iiukupni
Zakon održanja količine kretanja iliimpulsa
Ukupna količina kretanja u zatvorenom izoliranom sistemu je konstantna bez obzira kakvi se procesi odigravaju u sistemu
puk = konst
Iz II Newtonovog zakona
Fuk= dpukdt = 0 slijedi puk = konst
Primjena zakona očuvanja energije i impulsa
Sudari tijela
Elastičan sudar
Neelastičan sudar
Sudari tijela
Najčešća primjena zakona održanja impulsa je u izučavanju sudara tijela
Sudari tijela su pojave kod kojih su nepoznate ili priroda ili intenzitet sila koje djeluju u njima ili oboje
Sudari dvaju tijela može biti elastičan djelimično elastičan i neelastičan
Sudari tijela
Sudar je savršeno elastičan kada nema gubitka energije već je ukupna kinetička energija očuvana
Sudar je savršeno neelastičan kada se tijela nakon sudara deformišu spoje i zajedno nastave kretanje kao jedno tijelo Tu se jedan dio kinetičke energije izgubi i pretvori u druge oblike energije
Elastični i neelastični sudariSudar dvije čvrste loptice je približno elastičan
- Pri njemu vrijedi zakon održanja količine kretanja i zakon održanja energije
Swinging Balls
A popular demonstration of conservation of momentum and conservation of energy features several polished steel balls hung in a straight line in contact with each other If one is pulled back and allowed to strike the line one ball flies out the other end If two balls are sent in two come out and so forth
Swinging Balls
Centralni elastični sudari
Ovo je sudar pri kome brzine jedne i druge kuglice leže na istom pravcu koji prolazi središtem obje kugle
Ukupna količina kretanja prije i poslije sudara je ista
22112211 umumvmvm
Centralni elastični sudari
ukupna kinetička energija prije i poslije sudara je istavrijedi zakon održanja en
Centralni elastični sudari
Brzine kugli poslije sudara (dobiju se rješavanjem prethodnih dviju jednadžbi održanja impulsa i energije
21
112122
21
221211
2)(
2)(
mm
vmvmmu
mm
vmvmmu
Predana energija pri centralnom elastičnom sudaru(v2=0)
Predana energija imaće max vrijednost kada su iste mase m1 i m2 Tada je
ΔE = E1
1 1
2 2 331
21 11
1212
E E E
mv vE
E vmv
2
2 11 1
1 2
1 21
1 2
4
m mE E
m m
m mE E
m m
Posebni slučajevi elast sudara jednake mase čestica -izmijeniće brzine Ako druga
kugla miruje poslije sudara prva kugla se zaustavi dok druga odleti brzinom koju je imala prva kugla prije sudara
Savršeno elastična kugla mase m i brzine v udara u vrlo veliku kuglu ili savršeno elastičan zid Kugla se odbija jednakom brzinom kojom je i došla Zid pri tome dobiva impuls sile 2mv a ne dobiva nikakvu energiju jer kugla prilikom sudara ne mijenja energiju
Kada vrlo velika kugla udari kuglicu koja miruje brzina joj se vrlo malo promijeni dok lagana kuglica odleti brzinom koja je dva puta veća od brzine upadne kugle
Centralni neelastični sudari
Pri savršeno neelastičnom sudaru kugle se nakon sudara deformiraju slijepe i kreću zajedno brzinom u
Kinetička energija se smanjuje prilikom neelastičnog sudara
Razlika kinetičkih energija prije i poslije sudara predstavlja gubitak mehaničke energije
Snaga
snaga je brzina vršenja radaP = Wt
Jedinica za snagu je dobila poseban naziv a predstavlja rad od 1J u 1 sekundi tj VAT - W
[1W = 1J1s]- Snaga je skalarna veličina - dobiva se dijeljenjem rada kao skalarne veličine vremenom koje je takođe skalar
- Ako napišemo dA = F middot dL a pošto je dLdt= v onda možemo napisati da je snaga jednaka P = F middot v
Snaga ndash brzina iskorištavanja energije ili brzina
transformacije energijeU slučaju mehaničkog rada (kretanja tijela po nekom putu) razvija se snaga To je brzina iskorištavanja energije ili brzina transformacije energije
komponenta brzine u smjeru kretanja je vα Iz izraza za potencijalnu energiju snaga se računa kao
Snaga je funkcija vremena jer masa ima veću brzinu što tijelo pada duže
Mehanička energija kinetička i potencijalna
Kinetička-uzrokovana kretanjem
Potencijalna ndash usljed položaja tijela
k
v
v
s
s
v
v
s
s
Evm
vmvmW
vdvmdtvdt
vdmds
td
vdmsdFW
2
21
22
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
22
1
Kinetička energija
Kinetička energija je - energija kretanja
Svako tijelo koje se kreće u stanju je da vrši neki rad tj posjeduje kinetičku energiju
izraz za kinetičku energiju
Ek= mv22
Priraštaj kinetičke energije = izvršenom radu
W= mv222 ndash mv1
22 =Ek2 ndash Ek1=∆Ek
Potencijalna energija
Sposobnost vršenja rada zbog posebnog položaja tijela
Tijelo na visini h iznad Zemlje sposobno je spuštajući se izvršiti rad
Elastična opruga nategnuta izvrši rad kada se vraća u ravnotežni položaj
Gravitaciona potencijalna energija
Gravitaciona potencijalna energija tijela izražava se radom koji sila teže izvrši kada to tijelo pada slobodno bez trenja i smetnji sa gornjeg nivoa na donji Ako je razlika nivoa h a masa tijela m onda rad predstavlja mjeru za potencijalnu energiju tijela Ep odnosno
Ep = Gh = mghMože se pokazati da rad ne zavisi od oblika
putanje već samo od razlike nivoa h te izraz važi uopšte bez obzira na oblik putanje
Gravitaciona potencijalna energija
( )
( )
B
A
r
B A
r
B A
W F dr mg r r
W mgy mgy
Konzervativne i nekonzervativne sile
- Sila kod koje rad ne zavisi od puta nego samo od početnog i krajnjeg položaja tijela zove se konzervativna sila
Rad konzervativne sile po zatvorenom putu jednak je nuli
- Sile čiji rad zavisi od puta po kojem tijelo prelazi iz jednog položaja u drugi nazivaju se nekonzervativnim silama takve su disipativne sile trenja i dr
0 sdFk
Rad stalne tangencijalne sile W = Fs
rad sile trenja Ftr=microN na putu s
Wtr = -microNs
Rad sile zemljine teže pri pomjeranju tijela mase m iz položaja A u položaj B nalazimo kao zbir
proizvoda sile zemljine teže i projekcije malih pomaka ∆ri na pravac sile (vertikalni pravac)
Projekcije pomaka na vertikalni pravac su ∆h1 ∆h2∆hn ( ∆hi ndash projekcija pomaka ∆ri na
vertikalan pravac)
Rad elastične sileF = - k ΔLW = frac12 k (x2 ndash x1)2
Rad pri savlađivanju sile trenja
Sile trenja nastaju kao posljedica hrapavosti dodirnih površina tijela Ove sile teže da spriječe kretanje tijela pa se često nazivaju i otpor trenja Sila trenja ne zavisi od veličine već od vrste dodirne povšine a maksimalana je kada tijelo miruje Ftr = μ ∙ N
micro - koeficijent trenja koji zavisi od podloge N - normalna komponenta sile na podlogu
Rad sile trenja Wtr = micro ∙ N ∙ s = micro Gsinα ∙ s
Zakon održanja mehaničke energije
Ukupna mehanička energija u izolovanom sistemu u kome djeluju samo konzervativne sile ostaje konstantna ne mijenja se u toku kretanja
E = Ek + Ep
Energija se ne može uništiti niti iz ničega stvoriti ona može samo da prelazi iz jednog oblika u drugi- to je zakon očuvanja energije
Zakon održanja energije
Zakon očuvanja energije uključuje pojmove kinetičke energije potencijelne energije i rada Ti pojmovi lako razumljivi na jednostavnom primjeru na prirodan način proizlaze iz drugog Newtonovog zakona
Zakon o očuvanju energije kazuje da je za sistem ukupna energija sistema stalna
Prikazati ćemo taj zakon na dva primjera slobodan pad i jednostavno klatno
ZAKON ODRŽANJA MEHANIČKE ENERGIJE
+
E = Ek + Ep=const
Primjer Slobodan pad
U trenutku t = 0 pustimo tijelo da slobodno padaPotencijalna energija dok tijelo miruje iznosi
Kinetička energija tijela koje se kreće iznosi
Ukupna energija je Euk= U + K
U svakom položaju ukupna energija jednaka je E
Ako tijelo pada prema površini Zemlje sila teževrši rad jednak prirastu kinetičke energije tijela
ili na površini Zemlje (y = 0)
Kako je biće
Potencijalno polje sila
POLJE SILA-prostor u kojem u svakoj tački na tijelo djeluju druga tijela silama koje se mijenjaju od tačke do tačke po određenom zakonu Kada su te sile konzervativne polje se zove POTENCIJALNO
Polje centralnih sila u kojem je F=f(r) ndash u njemu pravac djelovanja neke sile prolazi kroz neki centar a iznos sile zavisi samo od rastojanja od tog centra
Gravitaciono i polje el sila je centralno
Rad sila u gravitacionom polju
Gravitaciono polje je centralno polje
Sila je
0221 r
r
mmF
Rad sila u gravitacionom polju
drr
mmsdr
r
mmsdFdW
221
0221
drds
drdsdssdr 1cos10
Potencijalna energija tijela mase m2
)11
()1
(12
21212
1 rrmm
rmmW r
r
r
mmE p
21
221
12112
11)()(
rmm
rmmWEE pp
Razmotrimo 3 slučaja
Tri slučaja za E=Ek+Ep
Izbacivanje satelita sa Zemlje
hR
MmmvE
Z 2
02
1
Jednačina konusnih presjeka daje zae lt 1 elipsu e = 1 parabolu e gt 1 hiperbolu i za e = 0 kružnicu (e-linearni ekscentricitet)
Kada dostigne visinu h satelit dobiva početnu brzinu v0
Za E negativno satelit će se kretati poelipsi u čijem jednom fokusu je ZemljaTada satelit pada na Zemlju Šta je prvakosmička brzina
Za E=0 putanja je parabola
Za E pozitivno putanja je hiperbolaEkveća od Ep
Parabolična putanja
Da bi vrijedilo e=1 treba biti E=0 Dakle ako se tijelo kreće u gravitacijskom polju po paraboli njegova ukupna energija jednaka je nuli Prema tome u svakoj tački putanje njegova je kinetička energija jednaka potencijalnoj na temelju čega možemo dobiti izraz za brzinu pri paraboličnom kretanju
r = RZ+h
(II kosmička brzina)
Hiperbola
Za slučaj hiperbole kada je e gt 1 treba biti E gt 0 Kinetička je energija veća od potencijalne Tijelo napušta gravitacijsko polje oslobađa se Zemljine teže
Rad elektrostatske sile
Rad koji vrši elektrostatska sila
)11
(12
21221
2
1rr
qqkdrr
qqkW
r
r
r
qqkE p
21
Potencijalna energija elastično deformisane opruge
Elastičnu potencijalnu energiju ima tijelo na kome je izvršen rad protiv neke elastične sile
Za utvrđivanje te veze potrebno je da izračunamo elementarni rad ΔW koji sila polja pri malom pomjeranju tijela Δs vrši duž proizvoljno izabranog pravca u prostoru Taj rad je jednak
ΔW = FsΔs i važi ΔW=- ΔEp
gdje je Fs projekcija sile F na pravac s
Veza između potencijalne energije i sile
Veza između potencijalne energije i sile
Za potencijalno polje vrijedi da je sila jednaka gradijentu potencijalne energije sa suprotnim znakom
F = - grad Ep
tj )( k
z
Ej
y
Ei
x
EF ppp
a a agrad a i j k
x y z
Zakon održanja impulsa
Proizvod mase čestice i brzine naziva se impuls ili količina kretanja čestice
vmp
Fdt
vmd
dt
pd
Ovo je naopćenitiji slučaj II Newtonovog zakona i zove se zakon promjene
impulsaUkupna količina kretanja zatvorenog
sistema je konstantna bez obzira kakvi se procesi i međujelovanje
događali u sistemuzakon održanja impulsa
constvmpi
iiukupni
Zakon održanja količine kretanja iliimpulsa
Ukupna količina kretanja u zatvorenom izoliranom sistemu je konstantna bez obzira kakvi se procesi odigravaju u sistemu
puk = konst
Iz II Newtonovog zakona
Fuk= dpukdt = 0 slijedi puk = konst
Primjena zakona očuvanja energije i impulsa
Sudari tijela
Elastičan sudar
Neelastičan sudar
Sudari tijela
Najčešća primjena zakona održanja impulsa je u izučavanju sudara tijela
Sudari tijela su pojave kod kojih su nepoznate ili priroda ili intenzitet sila koje djeluju u njima ili oboje
Sudari dvaju tijela može biti elastičan djelimično elastičan i neelastičan
Sudari tijela
Sudar je savršeno elastičan kada nema gubitka energije već je ukupna kinetička energija očuvana
Sudar je savršeno neelastičan kada se tijela nakon sudara deformišu spoje i zajedno nastave kretanje kao jedno tijelo Tu se jedan dio kinetičke energije izgubi i pretvori u druge oblike energije
Elastični i neelastični sudariSudar dvije čvrste loptice je približno elastičan
- Pri njemu vrijedi zakon održanja količine kretanja i zakon održanja energije
Swinging Balls
A popular demonstration of conservation of momentum and conservation of energy features several polished steel balls hung in a straight line in contact with each other If one is pulled back and allowed to strike the line one ball flies out the other end If two balls are sent in two come out and so forth
Swinging Balls
Centralni elastični sudari
Ovo je sudar pri kome brzine jedne i druge kuglice leže na istom pravcu koji prolazi središtem obje kugle
Ukupna količina kretanja prije i poslije sudara je ista
22112211 umumvmvm
Centralni elastični sudari
ukupna kinetička energija prije i poslije sudara je istavrijedi zakon održanja en
Centralni elastični sudari
Brzine kugli poslije sudara (dobiju se rješavanjem prethodnih dviju jednadžbi održanja impulsa i energije
21
112122
21
221211
2)(
2)(
mm
vmvmmu
mm
vmvmmu
Predana energija pri centralnom elastičnom sudaru(v2=0)
Predana energija imaće max vrijednost kada su iste mase m1 i m2 Tada je
ΔE = E1
1 1
2 2 331
21 11
1212
E E E
mv vE
E vmv
2
2 11 1
1 2
1 21
1 2
4
m mE E
m m
m mE E
m m
Posebni slučajevi elast sudara jednake mase čestica -izmijeniće brzine Ako druga
kugla miruje poslije sudara prva kugla se zaustavi dok druga odleti brzinom koju je imala prva kugla prije sudara
Savršeno elastična kugla mase m i brzine v udara u vrlo veliku kuglu ili savršeno elastičan zid Kugla se odbija jednakom brzinom kojom je i došla Zid pri tome dobiva impuls sile 2mv a ne dobiva nikakvu energiju jer kugla prilikom sudara ne mijenja energiju
Kada vrlo velika kugla udari kuglicu koja miruje brzina joj se vrlo malo promijeni dok lagana kuglica odleti brzinom koja je dva puta veća od brzine upadne kugle
Centralni neelastični sudari
Pri savršeno neelastičnom sudaru kugle se nakon sudara deformiraju slijepe i kreću zajedno brzinom u
Kinetička energija se smanjuje prilikom neelastičnog sudara
Razlika kinetičkih energija prije i poslije sudara predstavlja gubitak mehaničke energije
Snaga
snaga je brzina vršenja radaP = Wt
Jedinica za snagu je dobila poseban naziv a predstavlja rad od 1J u 1 sekundi tj VAT - W
[1W = 1J1s]- Snaga je skalarna veličina - dobiva se dijeljenjem rada kao skalarne veličine vremenom koje je takođe skalar
- Ako napišemo dA = F middot dL a pošto je dLdt= v onda možemo napisati da je snaga jednaka P = F middot v
Snaga ndash brzina iskorištavanja energije ili brzina
transformacije energijeU slučaju mehaničkog rada (kretanja tijela po nekom putu) razvija se snaga To je brzina iskorištavanja energije ili brzina transformacije energije
komponenta brzine u smjeru kretanja je vα Iz izraza za potencijalnu energiju snaga se računa kao
Snaga je funkcija vremena jer masa ima veću brzinu što tijelo pada duže
Kinetička energija
Kinetička energija je - energija kretanja
Svako tijelo koje se kreće u stanju je da vrši neki rad tj posjeduje kinetičku energiju
izraz za kinetičku energiju
Ek= mv22
Priraštaj kinetičke energije = izvršenom radu
W= mv222 ndash mv1
22 =Ek2 ndash Ek1=∆Ek
Potencijalna energija
Sposobnost vršenja rada zbog posebnog položaja tijela
Tijelo na visini h iznad Zemlje sposobno je spuštajući se izvršiti rad
Elastična opruga nategnuta izvrši rad kada se vraća u ravnotežni položaj
Gravitaciona potencijalna energija
Gravitaciona potencijalna energija tijela izražava se radom koji sila teže izvrši kada to tijelo pada slobodno bez trenja i smetnji sa gornjeg nivoa na donji Ako je razlika nivoa h a masa tijela m onda rad predstavlja mjeru za potencijalnu energiju tijela Ep odnosno
Ep = Gh = mghMože se pokazati da rad ne zavisi od oblika
putanje već samo od razlike nivoa h te izraz važi uopšte bez obzira na oblik putanje
Gravitaciona potencijalna energija
( )
( )
B
A
r
B A
r
B A
W F dr mg r r
W mgy mgy
Konzervativne i nekonzervativne sile
- Sila kod koje rad ne zavisi od puta nego samo od početnog i krajnjeg položaja tijela zove se konzervativna sila
Rad konzervativne sile po zatvorenom putu jednak je nuli
- Sile čiji rad zavisi od puta po kojem tijelo prelazi iz jednog položaja u drugi nazivaju se nekonzervativnim silama takve su disipativne sile trenja i dr
0 sdFk
Rad stalne tangencijalne sile W = Fs
rad sile trenja Ftr=microN na putu s
Wtr = -microNs
Rad sile zemljine teže pri pomjeranju tijela mase m iz položaja A u položaj B nalazimo kao zbir
proizvoda sile zemljine teže i projekcije malih pomaka ∆ri na pravac sile (vertikalni pravac)
Projekcije pomaka na vertikalni pravac su ∆h1 ∆h2∆hn ( ∆hi ndash projekcija pomaka ∆ri na
vertikalan pravac)
Rad elastične sileF = - k ΔLW = frac12 k (x2 ndash x1)2
Rad pri savlađivanju sile trenja
Sile trenja nastaju kao posljedica hrapavosti dodirnih površina tijela Ove sile teže da spriječe kretanje tijela pa se često nazivaju i otpor trenja Sila trenja ne zavisi od veličine već od vrste dodirne povšine a maksimalana je kada tijelo miruje Ftr = μ ∙ N
micro - koeficijent trenja koji zavisi od podloge N - normalna komponenta sile na podlogu
Rad sile trenja Wtr = micro ∙ N ∙ s = micro Gsinα ∙ s
Zakon održanja mehaničke energije
Ukupna mehanička energija u izolovanom sistemu u kome djeluju samo konzervativne sile ostaje konstantna ne mijenja se u toku kretanja
E = Ek + Ep
Energija se ne može uništiti niti iz ničega stvoriti ona može samo da prelazi iz jednog oblika u drugi- to je zakon očuvanja energije
Zakon održanja energije
Zakon očuvanja energije uključuje pojmove kinetičke energije potencijelne energije i rada Ti pojmovi lako razumljivi na jednostavnom primjeru na prirodan način proizlaze iz drugog Newtonovog zakona
Zakon o očuvanju energije kazuje da je za sistem ukupna energija sistema stalna
Prikazati ćemo taj zakon na dva primjera slobodan pad i jednostavno klatno
ZAKON ODRŽANJA MEHANIČKE ENERGIJE
+
E = Ek + Ep=const
Primjer Slobodan pad
U trenutku t = 0 pustimo tijelo da slobodno padaPotencijalna energija dok tijelo miruje iznosi
Kinetička energija tijela koje se kreće iznosi
Ukupna energija je Euk= U + K
U svakom položaju ukupna energija jednaka je E
Ako tijelo pada prema površini Zemlje sila teževrši rad jednak prirastu kinetičke energije tijela
ili na površini Zemlje (y = 0)
Kako je biće
Potencijalno polje sila
POLJE SILA-prostor u kojem u svakoj tački na tijelo djeluju druga tijela silama koje se mijenjaju od tačke do tačke po određenom zakonu Kada su te sile konzervativne polje se zove POTENCIJALNO
Polje centralnih sila u kojem je F=f(r) ndash u njemu pravac djelovanja neke sile prolazi kroz neki centar a iznos sile zavisi samo od rastojanja od tog centra
Gravitaciono i polje el sila je centralno
Rad sila u gravitacionom polju
Gravitaciono polje je centralno polje
Sila je
0221 r
r
mmF
Rad sila u gravitacionom polju
drr
mmsdr
r
mmsdFdW
221
0221
drds
drdsdssdr 1cos10
Potencijalna energija tijela mase m2
)11
()1
(12
21212
1 rrmm
rmmW r
r
r
mmE p
21
221
12112
11)()(
rmm
rmmWEE pp
Razmotrimo 3 slučaja
Tri slučaja za E=Ek+Ep
Izbacivanje satelita sa Zemlje
hR
MmmvE
Z 2
02
1
Jednačina konusnih presjeka daje zae lt 1 elipsu e = 1 parabolu e gt 1 hiperbolu i za e = 0 kružnicu (e-linearni ekscentricitet)
Kada dostigne visinu h satelit dobiva početnu brzinu v0
Za E negativno satelit će se kretati poelipsi u čijem jednom fokusu je ZemljaTada satelit pada na Zemlju Šta je prvakosmička brzina
Za E=0 putanja je parabola
Za E pozitivno putanja je hiperbolaEkveća od Ep
Parabolična putanja
Da bi vrijedilo e=1 treba biti E=0 Dakle ako se tijelo kreće u gravitacijskom polju po paraboli njegova ukupna energija jednaka je nuli Prema tome u svakoj tački putanje njegova je kinetička energija jednaka potencijalnoj na temelju čega možemo dobiti izraz za brzinu pri paraboličnom kretanju
r = RZ+h
(II kosmička brzina)
Hiperbola
Za slučaj hiperbole kada je e gt 1 treba biti E gt 0 Kinetička je energija veća od potencijalne Tijelo napušta gravitacijsko polje oslobađa se Zemljine teže
Rad elektrostatske sile
Rad koji vrši elektrostatska sila
)11
(12
21221
2
1rr
qqkdrr
qqkW
r
r
r
qqkE p
21
Potencijalna energija elastično deformisane opruge
Elastičnu potencijalnu energiju ima tijelo na kome je izvršen rad protiv neke elastične sile
Za utvrđivanje te veze potrebno je da izračunamo elementarni rad ΔW koji sila polja pri malom pomjeranju tijela Δs vrši duž proizvoljno izabranog pravca u prostoru Taj rad je jednak
ΔW = FsΔs i važi ΔW=- ΔEp
gdje je Fs projekcija sile F na pravac s
Veza između potencijalne energije i sile
Veza između potencijalne energije i sile
Za potencijalno polje vrijedi da je sila jednaka gradijentu potencijalne energije sa suprotnim znakom
F = - grad Ep
tj )( k
z
Ej
y
Ei
x
EF ppp
a a agrad a i j k
x y z
Zakon održanja impulsa
Proizvod mase čestice i brzine naziva se impuls ili količina kretanja čestice
vmp
Fdt
vmd
dt
pd
Ovo je naopćenitiji slučaj II Newtonovog zakona i zove se zakon promjene
impulsaUkupna količina kretanja zatvorenog
sistema je konstantna bez obzira kakvi se procesi i međujelovanje
događali u sistemuzakon održanja impulsa
constvmpi
iiukupni
Zakon održanja količine kretanja iliimpulsa
Ukupna količina kretanja u zatvorenom izoliranom sistemu je konstantna bez obzira kakvi se procesi odigravaju u sistemu
puk = konst
Iz II Newtonovog zakona
Fuk= dpukdt = 0 slijedi puk = konst
Primjena zakona očuvanja energije i impulsa
Sudari tijela
Elastičan sudar
Neelastičan sudar
Sudari tijela
Najčešća primjena zakona održanja impulsa je u izučavanju sudara tijela
Sudari tijela su pojave kod kojih su nepoznate ili priroda ili intenzitet sila koje djeluju u njima ili oboje
Sudari dvaju tijela može biti elastičan djelimično elastičan i neelastičan
Sudari tijela
Sudar je savršeno elastičan kada nema gubitka energije već je ukupna kinetička energija očuvana
Sudar je savršeno neelastičan kada se tijela nakon sudara deformišu spoje i zajedno nastave kretanje kao jedno tijelo Tu se jedan dio kinetičke energije izgubi i pretvori u druge oblike energije
Elastični i neelastični sudariSudar dvije čvrste loptice je približno elastičan
- Pri njemu vrijedi zakon održanja količine kretanja i zakon održanja energije
Swinging Balls
A popular demonstration of conservation of momentum and conservation of energy features several polished steel balls hung in a straight line in contact with each other If one is pulled back and allowed to strike the line one ball flies out the other end If two balls are sent in two come out and so forth
Swinging Balls
Centralni elastični sudari
Ovo je sudar pri kome brzine jedne i druge kuglice leže na istom pravcu koji prolazi središtem obje kugle
Ukupna količina kretanja prije i poslije sudara je ista
22112211 umumvmvm
Centralni elastični sudari
ukupna kinetička energija prije i poslije sudara je istavrijedi zakon održanja en
Centralni elastični sudari
Brzine kugli poslije sudara (dobiju se rješavanjem prethodnih dviju jednadžbi održanja impulsa i energije
21
112122
21
221211
2)(
2)(
mm
vmvmmu
mm
vmvmmu
Predana energija pri centralnom elastičnom sudaru(v2=0)
Predana energija imaće max vrijednost kada su iste mase m1 i m2 Tada je
ΔE = E1
1 1
2 2 331
21 11
1212
E E E
mv vE
E vmv
2
2 11 1
1 2
1 21
1 2
4
m mE E
m m
m mE E
m m
Posebni slučajevi elast sudara jednake mase čestica -izmijeniće brzine Ako druga
kugla miruje poslije sudara prva kugla se zaustavi dok druga odleti brzinom koju je imala prva kugla prije sudara
Savršeno elastična kugla mase m i brzine v udara u vrlo veliku kuglu ili savršeno elastičan zid Kugla se odbija jednakom brzinom kojom je i došla Zid pri tome dobiva impuls sile 2mv a ne dobiva nikakvu energiju jer kugla prilikom sudara ne mijenja energiju
Kada vrlo velika kugla udari kuglicu koja miruje brzina joj se vrlo malo promijeni dok lagana kuglica odleti brzinom koja je dva puta veća od brzine upadne kugle
Centralni neelastični sudari
Pri savršeno neelastičnom sudaru kugle se nakon sudara deformiraju slijepe i kreću zajedno brzinom u
Kinetička energija se smanjuje prilikom neelastičnog sudara
Razlika kinetičkih energija prije i poslije sudara predstavlja gubitak mehaničke energije
Snaga
snaga je brzina vršenja radaP = Wt
Jedinica za snagu je dobila poseban naziv a predstavlja rad od 1J u 1 sekundi tj VAT - W
[1W = 1J1s]- Snaga je skalarna veličina - dobiva se dijeljenjem rada kao skalarne veličine vremenom koje je takođe skalar
- Ako napišemo dA = F middot dL a pošto je dLdt= v onda možemo napisati da je snaga jednaka P = F middot v
Snaga ndash brzina iskorištavanja energije ili brzina
transformacije energijeU slučaju mehaničkog rada (kretanja tijela po nekom putu) razvija se snaga To je brzina iskorištavanja energije ili brzina transformacije energije
komponenta brzine u smjeru kretanja je vα Iz izraza za potencijalnu energiju snaga se računa kao
Snaga je funkcija vremena jer masa ima veću brzinu što tijelo pada duže
Potencijalna energija
Sposobnost vršenja rada zbog posebnog položaja tijela
Tijelo na visini h iznad Zemlje sposobno je spuštajući se izvršiti rad
Elastična opruga nategnuta izvrši rad kada se vraća u ravnotežni položaj
Gravitaciona potencijalna energija
Gravitaciona potencijalna energija tijela izražava se radom koji sila teže izvrši kada to tijelo pada slobodno bez trenja i smetnji sa gornjeg nivoa na donji Ako je razlika nivoa h a masa tijela m onda rad predstavlja mjeru za potencijalnu energiju tijela Ep odnosno
Ep = Gh = mghMože se pokazati da rad ne zavisi od oblika
putanje već samo od razlike nivoa h te izraz važi uopšte bez obzira na oblik putanje
Gravitaciona potencijalna energija
( )
( )
B
A
r
B A
r
B A
W F dr mg r r
W mgy mgy
Konzervativne i nekonzervativne sile
- Sila kod koje rad ne zavisi od puta nego samo od početnog i krajnjeg položaja tijela zove se konzervativna sila
Rad konzervativne sile po zatvorenom putu jednak je nuli
- Sile čiji rad zavisi od puta po kojem tijelo prelazi iz jednog položaja u drugi nazivaju se nekonzervativnim silama takve su disipativne sile trenja i dr
0 sdFk
Rad stalne tangencijalne sile W = Fs
rad sile trenja Ftr=microN na putu s
Wtr = -microNs
Rad sile zemljine teže pri pomjeranju tijela mase m iz položaja A u položaj B nalazimo kao zbir
proizvoda sile zemljine teže i projekcije malih pomaka ∆ri na pravac sile (vertikalni pravac)
Projekcije pomaka na vertikalni pravac su ∆h1 ∆h2∆hn ( ∆hi ndash projekcija pomaka ∆ri na
vertikalan pravac)
Rad elastične sileF = - k ΔLW = frac12 k (x2 ndash x1)2
Rad pri savlađivanju sile trenja
Sile trenja nastaju kao posljedica hrapavosti dodirnih površina tijela Ove sile teže da spriječe kretanje tijela pa se često nazivaju i otpor trenja Sila trenja ne zavisi od veličine već od vrste dodirne povšine a maksimalana je kada tijelo miruje Ftr = μ ∙ N
micro - koeficijent trenja koji zavisi od podloge N - normalna komponenta sile na podlogu
Rad sile trenja Wtr = micro ∙ N ∙ s = micro Gsinα ∙ s
Zakon održanja mehaničke energije
Ukupna mehanička energija u izolovanom sistemu u kome djeluju samo konzervativne sile ostaje konstantna ne mijenja se u toku kretanja
E = Ek + Ep
Energija se ne može uništiti niti iz ničega stvoriti ona može samo da prelazi iz jednog oblika u drugi- to je zakon očuvanja energije
Zakon održanja energije
Zakon očuvanja energije uključuje pojmove kinetičke energije potencijelne energije i rada Ti pojmovi lako razumljivi na jednostavnom primjeru na prirodan način proizlaze iz drugog Newtonovog zakona
Zakon o očuvanju energije kazuje da je za sistem ukupna energija sistema stalna
Prikazati ćemo taj zakon na dva primjera slobodan pad i jednostavno klatno
ZAKON ODRŽANJA MEHANIČKE ENERGIJE
+
E = Ek + Ep=const
Primjer Slobodan pad
U trenutku t = 0 pustimo tijelo da slobodno padaPotencijalna energija dok tijelo miruje iznosi
Kinetička energija tijela koje se kreće iznosi
Ukupna energija je Euk= U + K
U svakom položaju ukupna energija jednaka je E
Ako tijelo pada prema površini Zemlje sila teževrši rad jednak prirastu kinetičke energije tijela
ili na površini Zemlje (y = 0)
Kako je biće
Potencijalno polje sila
POLJE SILA-prostor u kojem u svakoj tački na tijelo djeluju druga tijela silama koje se mijenjaju od tačke do tačke po određenom zakonu Kada su te sile konzervativne polje se zove POTENCIJALNO
Polje centralnih sila u kojem je F=f(r) ndash u njemu pravac djelovanja neke sile prolazi kroz neki centar a iznos sile zavisi samo od rastojanja od tog centra
Gravitaciono i polje el sila je centralno
Rad sila u gravitacionom polju
Gravitaciono polje je centralno polje
Sila je
0221 r
r
mmF
Rad sila u gravitacionom polju
drr
mmsdr
r
mmsdFdW
221
0221
drds
drdsdssdr 1cos10
Potencijalna energija tijela mase m2
)11
()1
(12
21212
1 rrmm
rmmW r
r
r
mmE p
21
221
12112
11)()(
rmm
rmmWEE pp
Razmotrimo 3 slučaja
Tri slučaja za E=Ek+Ep
Izbacivanje satelita sa Zemlje
hR
MmmvE
Z 2
02
1
Jednačina konusnih presjeka daje zae lt 1 elipsu e = 1 parabolu e gt 1 hiperbolu i za e = 0 kružnicu (e-linearni ekscentricitet)
Kada dostigne visinu h satelit dobiva početnu brzinu v0
Za E negativno satelit će se kretati poelipsi u čijem jednom fokusu je ZemljaTada satelit pada na Zemlju Šta je prvakosmička brzina
Za E=0 putanja je parabola
Za E pozitivno putanja je hiperbolaEkveća od Ep
Parabolična putanja
Da bi vrijedilo e=1 treba biti E=0 Dakle ako se tijelo kreće u gravitacijskom polju po paraboli njegova ukupna energija jednaka je nuli Prema tome u svakoj tački putanje njegova je kinetička energija jednaka potencijalnoj na temelju čega možemo dobiti izraz za brzinu pri paraboličnom kretanju
r = RZ+h
(II kosmička brzina)
Hiperbola
Za slučaj hiperbole kada je e gt 1 treba biti E gt 0 Kinetička je energija veća od potencijalne Tijelo napušta gravitacijsko polje oslobađa se Zemljine teže
Rad elektrostatske sile
Rad koji vrši elektrostatska sila
)11
(12
21221
2
1rr
qqkdrr
qqkW
r
r
r
qqkE p
21
Potencijalna energija elastično deformisane opruge
Elastičnu potencijalnu energiju ima tijelo na kome je izvršen rad protiv neke elastične sile
Za utvrđivanje te veze potrebno je da izračunamo elementarni rad ΔW koji sila polja pri malom pomjeranju tijela Δs vrši duž proizvoljno izabranog pravca u prostoru Taj rad je jednak
ΔW = FsΔs i važi ΔW=- ΔEp
gdje je Fs projekcija sile F na pravac s
Veza između potencijalne energije i sile
Veza između potencijalne energije i sile
Za potencijalno polje vrijedi da je sila jednaka gradijentu potencijalne energije sa suprotnim znakom
F = - grad Ep
tj )( k
z
Ej
y
Ei
x
EF ppp
a a agrad a i j k
x y z
Zakon održanja impulsa
Proizvod mase čestice i brzine naziva se impuls ili količina kretanja čestice
vmp
Fdt
vmd
dt
pd
Ovo je naopćenitiji slučaj II Newtonovog zakona i zove se zakon promjene
impulsaUkupna količina kretanja zatvorenog
sistema je konstantna bez obzira kakvi se procesi i međujelovanje
događali u sistemuzakon održanja impulsa
constvmpi
iiukupni
Zakon održanja količine kretanja iliimpulsa
Ukupna količina kretanja u zatvorenom izoliranom sistemu je konstantna bez obzira kakvi se procesi odigravaju u sistemu
puk = konst
Iz II Newtonovog zakona
Fuk= dpukdt = 0 slijedi puk = konst
Primjena zakona očuvanja energije i impulsa
Sudari tijela
Elastičan sudar
Neelastičan sudar
Sudari tijela
Najčešća primjena zakona održanja impulsa je u izučavanju sudara tijela
Sudari tijela su pojave kod kojih su nepoznate ili priroda ili intenzitet sila koje djeluju u njima ili oboje
Sudari dvaju tijela može biti elastičan djelimično elastičan i neelastičan
Sudari tijela
Sudar je savršeno elastičan kada nema gubitka energije već je ukupna kinetička energija očuvana
Sudar je savršeno neelastičan kada se tijela nakon sudara deformišu spoje i zajedno nastave kretanje kao jedno tijelo Tu se jedan dio kinetičke energije izgubi i pretvori u druge oblike energije
Elastični i neelastični sudariSudar dvije čvrste loptice je približno elastičan
- Pri njemu vrijedi zakon održanja količine kretanja i zakon održanja energije
Swinging Balls
A popular demonstration of conservation of momentum and conservation of energy features several polished steel balls hung in a straight line in contact with each other If one is pulled back and allowed to strike the line one ball flies out the other end If two balls are sent in two come out and so forth
Swinging Balls
Centralni elastični sudari
Ovo je sudar pri kome brzine jedne i druge kuglice leže na istom pravcu koji prolazi središtem obje kugle
Ukupna količina kretanja prije i poslije sudara je ista
22112211 umumvmvm
Centralni elastični sudari
ukupna kinetička energija prije i poslije sudara je istavrijedi zakon održanja en
Centralni elastični sudari
Brzine kugli poslije sudara (dobiju se rješavanjem prethodnih dviju jednadžbi održanja impulsa i energije
21
112122
21
221211
2)(
2)(
mm
vmvmmu
mm
vmvmmu
Predana energija pri centralnom elastičnom sudaru(v2=0)
Predana energija imaće max vrijednost kada su iste mase m1 i m2 Tada je
ΔE = E1
1 1
2 2 331
21 11
1212
E E E
mv vE
E vmv
2
2 11 1
1 2
1 21
1 2
4
m mE E
m m
m mE E
m m
Posebni slučajevi elast sudara jednake mase čestica -izmijeniće brzine Ako druga
kugla miruje poslije sudara prva kugla se zaustavi dok druga odleti brzinom koju je imala prva kugla prije sudara
Savršeno elastična kugla mase m i brzine v udara u vrlo veliku kuglu ili savršeno elastičan zid Kugla se odbija jednakom brzinom kojom je i došla Zid pri tome dobiva impuls sile 2mv a ne dobiva nikakvu energiju jer kugla prilikom sudara ne mijenja energiju
Kada vrlo velika kugla udari kuglicu koja miruje brzina joj se vrlo malo promijeni dok lagana kuglica odleti brzinom koja je dva puta veća od brzine upadne kugle
Centralni neelastični sudari
Pri savršeno neelastičnom sudaru kugle se nakon sudara deformiraju slijepe i kreću zajedno brzinom u
Kinetička energija se smanjuje prilikom neelastičnog sudara
Razlika kinetičkih energija prije i poslije sudara predstavlja gubitak mehaničke energije
Snaga
snaga je brzina vršenja radaP = Wt
Jedinica za snagu je dobila poseban naziv a predstavlja rad od 1J u 1 sekundi tj VAT - W
[1W = 1J1s]- Snaga je skalarna veličina - dobiva se dijeljenjem rada kao skalarne veličine vremenom koje je takođe skalar
- Ako napišemo dA = F middot dL a pošto je dLdt= v onda možemo napisati da je snaga jednaka P = F middot v
Snaga ndash brzina iskorištavanja energije ili brzina
transformacije energijeU slučaju mehaničkog rada (kretanja tijela po nekom putu) razvija se snaga To je brzina iskorištavanja energije ili brzina transformacije energije
komponenta brzine u smjeru kretanja je vα Iz izraza za potencijalnu energiju snaga se računa kao
Snaga je funkcija vremena jer masa ima veću brzinu što tijelo pada duže
Gravitaciona potencijalna energija
Gravitaciona potencijalna energija tijela izražava se radom koji sila teže izvrši kada to tijelo pada slobodno bez trenja i smetnji sa gornjeg nivoa na donji Ako je razlika nivoa h a masa tijela m onda rad predstavlja mjeru za potencijalnu energiju tijela Ep odnosno
Ep = Gh = mghMože se pokazati da rad ne zavisi od oblika
putanje već samo od razlike nivoa h te izraz važi uopšte bez obzira na oblik putanje
Gravitaciona potencijalna energija
( )
( )
B
A
r
B A
r
B A
W F dr mg r r
W mgy mgy
Konzervativne i nekonzervativne sile
- Sila kod koje rad ne zavisi od puta nego samo od početnog i krajnjeg položaja tijela zove se konzervativna sila
Rad konzervativne sile po zatvorenom putu jednak je nuli
- Sile čiji rad zavisi od puta po kojem tijelo prelazi iz jednog položaja u drugi nazivaju se nekonzervativnim silama takve su disipativne sile trenja i dr
0 sdFk
Rad stalne tangencijalne sile W = Fs
rad sile trenja Ftr=microN na putu s
Wtr = -microNs
Rad sile zemljine teže pri pomjeranju tijela mase m iz položaja A u položaj B nalazimo kao zbir
proizvoda sile zemljine teže i projekcije malih pomaka ∆ri na pravac sile (vertikalni pravac)
Projekcije pomaka na vertikalni pravac su ∆h1 ∆h2∆hn ( ∆hi ndash projekcija pomaka ∆ri na
vertikalan pravac)
Rad elastične sileF = - k ΔLW = frac12 k (x2 ndash x1)2
Rad pri savlađivanju sile trenja
Sile trenja nastaju kao posljedica hrapavosti dodirnih površina tijela Ove sile teže da spriječe kretanje tijela pa se često nazivaju i otpor trenja Sila trenja ne zavisi od veličine već od vrste dodirne povšine a maksimalana je kada tijelo miruje Ftr = μ ∙ N
micro - koeficijent trenja koji zavisi od podloge N - normalna komponenta sile na podlogu
Rad sile trenja Wtr = micro ∙ N ∙ s = micro Gsinα ∙ s
Zakon održanja mehaničke energije
Ukupna mehanička energija u izolovanom sistemu u kome djeluju samo konzervativne sile ostaje konstantna ne mijenja se u toku kretanja
E = Ek + Ep
Energija se ne može uništiti niti iz ničega stvoriti ona može samo da prelazi iz jednog oblika u drugi- to je zakon očuvanja energije
Zakon održanja energije
Zakon očuvanja energije uključuje pojmove kinetičke energije potencijelne energije i rada Ti pojmovi lako razumljivi na jednostavnom primjeru na prirodan način proizlaze iz drugog Newtonovog zakona
Zakon o očuvanju energije kazuje da je za sistem ukupna energija sistema stalna
Prikazati ćemo taj zakon na dva primjera slobodan pad i jednostavno klatno
ZAKON ODRŽANJA MEHANIČKE ENERGIJE
+
E = Ek + Ep=const
Primjer Slobodan pad
U trenutku t = 0 pustimo tijelo da slobodno padaPotencijalna energija dok tijelo miruje iznosi
Kinetička energija tijela koje se kreće iznosi
Ukupna energija je Euk= U + K
U svakom položaju ukupna energija jednaka je E
Ako tijelo pada prema površini Zemlje sila teževrši rad jednak prirastu kinetičke energije tijela
ili na površini Zemlje (y = 0)
Kako je biće
Potencijalno polje sila
POLJE SILA-prostor u kojem u svakoj tački na tijelo djeluju druga tijela silama koje se mijenjaju od tačke do tačke po određenom zakonu Kada su te sile konzervativne polje se zove POTENCIJALNO
Polje centralnih sila u kojem je F=f(r) ndash u njemu pravac djelovanja neke sile prolazi kroz neki centar a iznos sile zavisi samo od rastojanja od tog centra
Gravitaciono i polje el sila je centralno
Rad sila u gravitacionom polju
Gravitaciono polje je centralno polje
Sila je
0221 r
r
mmF
Rad sila u gravitacionom polju
drr
mmsdr
r
mmsdFdW
221
0221
drds
drdsdssdr 1cos10
Potencijalna energija tijela mase m2
)11
()1
(12
21212
1 rrmm
rmmW r
r
r
mmE p
21
221
12112
11)()(
rmm
rmmWEE pp
Razmotrimo 3 slučaja
Tri slučaja za E=Ek+Ep
Izbacivanje satelita sa Zemlje
hR
MmmvE
Z 2
02
1
Jednačina konusnih presjeka daje zae lt 1 elipsu e = 1 parabolu e gt 1 hiperbolu i za e = 0 kružnicu (e-linearni ekscentricitet)
Kada dostigne visinu h satelit dobiva početnu brzinu v0
Za E negativno satelit će se kretati poelipsi u čijem jednom fokusu je ZemljaTada satelit pada na Zemlju Šta je prvakosmička brzina
Za E=0 putanja je parabola
Za E pozitivno putanja je hiperbolaEkveća od Ep
Parabolična putanja
Da bi vrijedilo e=1 treba biti E=0 Dakle ako se tijelo kreće u gravitacijskom polju po paraboli njegova ukupna energija jednaka je nuli Prema tome u svakoj tački putanje njegova je kinetička energija jednaka potencijalnoj na temelju čega možemo dobiti izraz za brzinu pri paraboličnom kretanju
r = RZ+h
(II kosmička brzina)
Hiperbola
Za slučaj hiperbole kada je e gt 1 treba biti E gt 0 Kinetička je energija veća od potencijalne Tijelo napušta gravitacijsko polje oslobađa se Zemljine teže
Rad elektrostatske sile
Rad koji vrši elektrostatska sila
)11
(12
21221
2
1rr
qqkdrr
qqkW
r
r
r
qqkE p
21
Potencijalna energija elastično deformisane opruge
Elastičnu potencijalnu energiju ima tijelo na kome je izvršen rad protiv neke elastične sile
Za utvrđivanje te veze potrebno je da izračunamo elementarni rad ΔW koji sila polja pri malom pomjeranju tijela Δs vrši duž proizvoljno izabranog pravca u prostoru Taj rad je jednak
ΔW = FsΔs i važi ΔW=- ΔEp
gdje je Fs projekcija sile F na pravac s
Veza između potencijalne energije i sile
Veza između potencijalne energije i sile
Za potencijalno polje vrijedi da je sila jednaka gradijentu potencijalne energije sa suprotnim znakom
F = - grad Ep
tj )( k
z
Ej
y
Ei
x
EF ppp
a a agrad a i j k
x y z
Zakon održanja impulsa
Proizvod mase čestice i brzine naziva se impuls ili količina kretanja čestice
vmp
Fdt
vmd
dt
pd
Ovo je naopćenitiji slučaj II Newtonovog zakona i zove se zakon promjene
impulsaUkupna količina kretanja zatvorenog
sistema je konstantna bez obzira kakvi se procesi i međujelovanje
događali u sistemuzakon održanja impulsa
constvmpi
iiukupni
Zakon održanja količine kretanja iliimpulsa
Ukupna količina kretanja u zatvorenom izoliranom sistemu je konstantna bez obzira kakvi se procesi odigravaju u sistemu
puk = konst
Iz II Newtonovog zakona
Fuk= dpukdt = 0 slijedi puk = konst
Primjena zakona očuvanja energije i impulsa
Sudari tijela
Elastičan sudar
Neelastičan sudar
Sudari tijela
Najčešća primjena zakona održanja impulsa je u izučavanju sudara tijela
Sudari tijela su pojave kod kojih su nepoznate ili priroda ili intenzitet sila koje djeluju u njima ili oboje
Sudari dvaju tijela može biti elastičan djelimično elastičan i neelastičan
Sudari tijela
Sudar je savršeno elastičan kada nema gubitka energije već je ukupna kinetička energija očuvana
Sudar je savršeno neelastičan kada se tijela nakon sudara deformišu spoje i zajedno nastave kretanje kao jedno tijelo Tu se jedan dio kinetičke energije izgubi i pretvori u druge oblike energije
Elastični i neelastični sudariSudar dvije čvrste loptice je približno elastičan
- Pri njemu vrijedi zakon održanja količine kretanja i zakon održanja energije
Swinging Balls
A popular demonstration of conservation of momentum and conservation of energy features several polished steel balls hung in a straight line in contact with each other If one is pulled back and allowed to strike the line one ball flies out the other end If two balls are sent in two come out and so forth
Swinging Balls
Centralni elastični sudari
Ovo je sudar pri kome brzine jedne i druge kuglice leže na istom pravcu koji prolazi središtem obje kugle
Ukupna količina kretanja prije i poslije sudara je ista
22112211 umumvmvm
Centralni elastični sudari
ukupna kinetička energija prije i poslije sudara je istavrijedi zakon održanja en
Centralni elastični sudari
Brzine kugli poslije sudara (dobiju se rješavanjem prethodnih dviju jednadžbi održanja impulsa i energije
21
112122
21
221211
2)(
2)(
mm
vmvmmu
mm
vmvmmu
Predana energija pri centralnom elastičnom sudaru(v2=0)
Predana energija imaće max vrijednost kada su iste mase m1 i m2 Tada je
ΔE = E1
1 1
2 2 331
21 11
1212
E E E
mv vE
E vmv
2
2 11 1
1 2
1 21
1 2
4
m mE E
m m
m mE E
m m
Posebni slučajevi elast sudara jednake mase čestica -izmijeniće brzine Ako druga
kugla miruje poslije sudara prva kugla se zaustavi dok druga odleti brzinom koju je imala prva kugla prije sudara
Savršeno elastična kugla mase m i brzine v udara u vrlo veliku kuglu ili savršeno elastičan zid Kugla se odbija jednakom brzinom kojom je i došla Zid pri tome dobiva impuls sile 2mv a ne dobiva nikakvu energiju jer kugla prilikom sudara ne mijenja energiju
Kada vrlo velika kugla udari kuglicu koja miruje brzina joj se vrlo malo promijeni dok lagana kuglica odleti brzinom koja je dva puta veća od brzine upadne kugle
Centralni neelastični sudari
Pri savršeno neelastičnom sudaru kugle se nakon sudara deformiraju slijepe i kreću zajedno brzinom u
Kinetička energija se smanjuje prilikom neelastičnog sudara
Razlika kinetičkih energija prije i poslije sudara predstavlja gubitak mehaničke energije
Snaga
snaga je brzina vršenja radaP = Wt
Jedinica za snagu je dobila poseban naziv a predstavlja rad od 1J u 1 sekundi tj VAT - W
[1W = 1J1s]- Snaga je skalarna veličina - dobiva se dijeljenjem rada kao skalarne veličine vremenom koje je takođe skalar
- Ako napišemo dA = F middot dL a pošto je dLdt= v onda možemo napisati da je snaga jednaka P = F middot v
Snaga ndash brzina iskorištavanja energije ili brzina
transformacije energijeU slučaju mehaničkog rada (kretanja tijela po nekom putu) razvija se snaga To je brzina iskorištavanja energije ili brzina transformacije energije
komponenta brzine u smjeru kretanja je vα Iz izraza za potencijalnu energiju snaga se računa kao
Snaga je funkcija vremena jer masa ima veću brzinu što tijelo pada duže
Gravitaciona potencijalna energija
( )
( )
B
A
r
B A
r
B A
W F dr mg r r
W mgy mgy
Konzervativne i nekonzervativne sile
- Sila kod koje rad ne zavisi od puta nego samo od početnog i krajnjeg položaja tijela zove se konzervativna sila
Rad konzervativne sile po zatvorenom putu jednak je nuli
- Sile čiji rad zavisi od puta po kojem tijelo prelazi iz jednog položaja u drugi nazivaju se nekonzervativnim silama takve su disipativne sile trenja i dr
0 sdFk
Rad stalne tangencijalne sile W = Fs
rad sile trenja Ftr=microN na putu s
Wtr = -microNs
Rad sile zemljine teže pri pomjeranju tijela mase m iz položaja A u položaj B nalazimo kao zbir
proizvoda sile zemljine teže i projekcije malih pomaka ∆ri na pravac sile (vertikalni pravac)
Projekcije pomaka na vertikalni pravac su ∆h1 ∆h2∆hn ( ∆hi ndash projekcija pomaka ∆ri na
vertikalan pravac)
Rad elastične sileF = - k ΔLW = frac12 k (x2 ndash x1)2
Rad pri savlađivanju sile trenja
Sile trenja nastaju kao posljedica hrapavosti dodirnih površina tijela Ove sile teže da spriječe kretanje tijela pa se često nazivaju i otpor trenja Sila trenja ne zavisi od veličine već od vrste dodirne povšine a maksimalana je kada tijelo miruje Ftr = μ ∙ N
micro - koeficijent trenja koji zavisi od podloge N - normalna komponenta sile na podlogu
Rad sile trenja Wtr = micro ∙ N ∙ s = micro Gsinα ∙ s
Zakon održanja mehaničke energije
Ukupna mehanička energija u izolovanom sistemu u kome djeluju samo konzervativne sile ostaje konstantna ne mijenja se u toku kretanja
E = Ek + Ep
Energija se ne može uništiti niti iz ničega stvoriti ona može samo da prelazi iz jednog oblika u drugi- to je zakon očuvanja energije
Zakon održanja energije
Zakon očuvanja energije uključuje pojmove kinetičke energije potencijelne energije i rada Ti pojmovi lako razumljivi na jednostavnom primjeru na prirodan način proizlaze iz drugog Newtonovog zakona
Zakon o očuvanju energije kazuje da je za sistem ukupna energija sistema stalna
Prikazati ćemo taj zakon na dva primjera slobodan pad i jednostavno klatno
ZAKON ODRŽANJA MEHANIČKE ENERGIJE
+
E = Ek + Ep=const
Primjer Slobodan pad
U trenutku t = 0 pustimo tijelo da slobodno padaPotencijalna energija dok tijelo miruje iznosi
Kinetička energija tijela koje se kreće iznosi
Ukupna energija je Euk= U + K
U svakom položaju ukupna energija jednaka je E
Ako tijelo pada prema površini Zemlje sila teževrši rad jednak prirastu kinetičke energije tijela
ili na površini Zemlje (y = 0)
Kako je biće
Potencijalno polje sila
POLJE SILA-prostor u kojem u svakoj tački na tijelo djeluju druga tijela silama koje se mijenjaju od tačke do tačke po određenom zakonu Kada su te sile konzervativne polje se zove POTENCIJALNO
Polje centralnih sila u kojem je F=f(r) ndash u njemu pravac djelovanja neke sile prolazi kroz neki centar a iznos sile zavisi samo od rastojanja od tog centra
Gravitaciono i polje el sila je centralno
Rad sila u gravitacionom polju
Gravitaciono polje je centralno polje
Sila je
0221 r
r
mmF
Rad sila u gravitacionom polju
drr
mmsdr
r
mmsdFdW
221
0221
drds
drdsdssdr 1cos10
Potencijalna energija tijela mase m2
)11
()1
(12
21212
1 rrmm
rmmW r
r
r
mmE p
21
221
12112
11)()(
rmm
rmmWEE pp
Razmotrimo 3 slučaja
Tri slučaja za E=Ek+Ep
Izbacivanje satelita sa Zemlje
hR
MmmvE
Z 2
02
1
Jednačina konusnih presjeka daje zae lt 1 elipsu e = 1 parabolu e gt 1 hiperbolu i za e = 0 kružnicu (e-linearni ekscentricitet)
Kada dostigne visinu h satelit dobiva početnu brzinu v0
Za E negativno satelit će se kretati poelipsi u čijem jednom fokusu je ZemljaTada satelit pada na Zemlju Šta je prvakosmička brzina
Za E=0 putanja je parabola
Za E pozitivno putanja je hiperbolaEkveća od Ep
Parabolična putanja
Da bi vrijedilo e=1 treba biti E=0 Dakle ako se tijelo kreće u gravitacijskom polju po paraboli njegova ukupna energija jednaka je nuli Prema tome u svakoj tački putanje njegova je kinetička energija jednaka potencijalnoj na temelju čega možemo dobiti izraz za brzinu pri paraboličnom kretanju
r = RZ+h
(II kosmička brzina)
Hiperbola
Za slučaj hiperbole kada je e gt 1 treba biti E gt 0 Kinetička je energija veća od potencijalne Tijelo napušta gravitacijsko polje oslobađa se Zemljine teže
Rad elektrostatske sile
Rad koji vrši elektrostatska sila
)11
(12
21221
2
1rr
qqkdrr
qqkW
r
r
r
qqkE p
21
Potencijalna energija elastično deformisane opruge
Elastičnu potencijalnu energiju ima tijelo na kome je izvršen rad protiv neke elastične sile
Za utvrđivanje te veze potrebno je da izračunamo elementarni rad ΔW koji sila polja pri malom pomjeranju tijela Δs vrši duž proizvoljno izabranog pravca u prostoru Taj rad je jednak
ΔW = FsΔs i važi ΔW=- ΔEp
gdje je Fs projekcija sile F na pravac s
Veza između potencijalne energije i sile
Veza između potencijalne energije i sile
Za potencijalno polje vrijedi da je sila jednaka gradijentu potencijalne energije sa suprotnim znakom
F = - grad Ep
tj )( k
z
Ej
y
Ei
x
EF ppp
a a agrad a i j k
x y z
Zakon održanja impulsa
Proizvod mase čestice i brzine naziva se impuls ili količina kretanja čestice
vmp
Fdt
vmd
dt
pd
Ovo je naopćenitiji slučaj II Newtonovog zakona i zove se zakon promjene
impulsaUkupna količina kretanja zatvorenog
sistema je konstantna bez obzira kakvi se procesi i međujelovanje
događali u sistemuzakon održanja impulsa
constvmpi
iiukupni
Zakon održanja količine kretanja iliimpulsa
Ukupna količina kretanja u zatvorenom izoliranom sistemu je konstantna bez obzira kakvi se procesi odigravaju u sistemu
puk = konst
Iz II Newtonovog zakona
Fuk= dpukdt = 0 slijedi puk = konst
Primjena zakona očuvanja energije i impulsa
Sudari tijela
Elastičan sudar
Neelastičan sudar
Sudari tijela
Najčešća primjena zakona održanja impulsa je u izučavanju sudara tijela
Sudari tijela su pojave kod kojih su nepoznate ili priroda ili intenzitet sila koje djeluju u njima ili oboje
Sudari dvaju tijela može biti elastičan djelimično elastičan i neelastičan
Sudari tijela
Sudar je savršeno elastičan kada nema gubitka energije već je ukupna kinetička energija očuvana
Sudar je savršeno neelastičan kada se tijela nakon sudara deformišu spoje i zajedno nastave kretanje kao jedno tijelo Tu se jedan dio kinetičke energije izgubi i pretvori u druge oblike energije
Elastični i neelastični sudariSudar dvije čvrste loptice je približno elastičan
- Pri njemu vrijedi zakon održanja količine kretanja i zakon održanja energije
Swinging Balls
A popular demonstration of conservation of momentum and conservation of energy features several polished steel balls hung in a straight line in contact with each other If one is pulled back and allowed to strike the line one ball flies out the other end If two balls are sent in two come out and so forth
Swinging Balls
Centralni elastični sudari
Ovo je sudar pri kome brzine jedne i druge kuglice leže na istom pravcu koji prolazi središtem obje kugle
Ukupna količina kretanja prije i poslije sudara je ista
22112211 umumvmvm
Centralni elastični sudari
ukupna kinetička energija prije i poslije sudara je istavrijedi zakon održanja en
Centralni elastični sudari
Brzine kugli poslije sudara (dobiju se rješavanjem prethodnih dviju jednadžbi održanja impulsa i energije
21
112122
21
221211
2)(
2)(
mm
vmvmmu
mm
vmvmmu
Predana energija pri centralnom elastičnom sudaru(v2=0)
Predana energija imaće max vrijednost kada su iste mase m1 i m2 Tada je
ΔE = E1
1 1
2 2 331
21 11
1212
E E E
mv vE
E vmv
2
2 11 1
1 2
1 21
1 2
4
m mE E
m m
m mE E
m m
Posebni slučajevi elast sudara jednake mase čestica -izmijeniće brzine Ako druga
kugla miruje poslije sudara prva kugla se zaustavi dok druga odleti brzinom koju je imala prva kugla prije sudara
Savršeno elastična kugla mase m i brzine v udara u vrlo veliku kuglu ili savršeno elastičan zid Kugla se odbija jednakom brzinom kojom je i došla Zid pri tome dobiva impuls sile 2mv a ne dobiva nikakvu energiju jer kugla prilikom sudara ne mijenja energiju
Kada vrlo velika kugla udari kuglicu koja miruje brzina joj se vrlo malo promijeni dok lagana kuglica odleti brzinom koja je dva puta veća od brzine upadne kugle
Centralni neelastični sudari
Pri savršeno neelastičnom sudaru kugle se nakon sudara deformiraju slijepe i kreću zajedno brzinom u
Kinetička energija se smanjuje prilikom neelastičnog sudara
Razlika kinetičkih energija prije i poslije sudara predstavlja gubitak mehaničke energije
Snaga
snaga je brzina vršenja radaP = Wt
Jedinica za snagu je dobila poseban naziv a predstavlja rad od 1J u 1 sekundi tj VAT - W
[1W = 1J1s]- Snaga je skalarna veličina - dobiva se dijeljenjem rada kao skalarne veličine vremenom koje je takođe skalar
- Ako napišemo dA = F middot dL a pošto je dLdt= v onda možemo napisati da je snaga jednaka P = F middot v
Snaga ndash brzina iskorištavanja energije ili brzina
transformacije energijeU slučaju mehaničkog rada (kretanja tijela po nekom putu) razvija se snaga To je brzina iskorištavanja energije ili brzina transformacije energije
komponenta brzine u smjeru kretanja je vα Iz izraza za potencijalnu energiju snaga se računa kao
Snaga je funkcija vremena jer masa ima veću brzinu što tijelo pada duže
Konzervativne i nekonzervativne sile
- Sila kod koje rad ne zavisi od puta nego samo od početnog i krajnjeg položaja tijela zove se konzervativna sila
Rad konzervativne sile po zatvorenom putu jednak je nuli
- Sile čiji rad zavisi od puta po kojem tijelo prelazi iz jednog položaja u drugi nazivaju se nekonzervativnim silama takve su disipativne sile trenja i dr
0 sdFk
Rad stalne tangencijalne sile W = Fs
rad sile trenja Ftr=microN na putu s
Wtr = -microNs
Rad sile zemljine teže pri pomjeranju tijela mase m iz položaja A u položaj B nalazimo kao zbir
proizvoda sile zemljine teže i projekcije malih pomaka ∆ri na pravac sile (vertikalni pravac)
Projekcije pomaka na vertikalni pravac su ∆h1 ∆h2∆hn ( ∆hi ndash projekcija pomaka ∆ri na
vertikalan pravac)
Rad elastične sileF = - k ΔLW = frac12 k (x2 ndash x1)2
Rad pri savlađivanju sile trenja
Sile trenja nastaju kao posljedica hrapavosti dodirnih površina tijela Ove sile teže da spriječe kretanje tijela pa se često nazivaju i otpor trenja Sila trenja ne zavisi od veličine već od vrste dodirne povšine a maksimalana je kada tijelo miruje Ftr = μ ∙ N
micro - koeficijent trenja koji zavisi od podloge N - normalna komponenta sile na podlogu
Rad sile trenja Wtr = micro ∙ N ∙ s = micro Gsinα ∙ s
Zakon održanja mehaničke energije
Ukupna mehanička energija u izolovanom sistemu u kome djeluju samo konzervativne sile ostaje konstantna ne mijenja se u toku kretanja
E = Ek + Ep
Energija se ne može uništiti niti iz ničega stvoriti ona može samo da prelazi iz jednog oblika u drugi- to je zakon očuvanja energije
Zakon održanja energije
Zakon očuvanja energije uključuje pojmove kinetičke energije potencijelne energije i rada Ti pojmovi lako razumljivi na jednostavnom primjeru na prirodan način proizlaze iz drugog Newtonovog zakona
Zakon o očuvanju energije kazuje da je za sistem ukupna energija sistema stalna
Prikazati ćemo taj zakon na dva primjera slobodan pad i jednostavno klatno
ZAKON ODRŽANJA MEHANIČKE ENERGIJE
+
E = Ek + Ep=const
Primjer Slobodan pad
U trenutku t = 0 pustimo tijelo da slobodno padaPotencijalna energija dok tijelo miruje iznosi
Kinetička energija tijela koje se kreće iznosi
Ukupna energija je Euk= U + K
U svakom položaju ukupna energija jednaka je E
Ako tijelo pada prema površini Zemlje sila teževrši rad jednak prirastu kinetičke energije tijela
ili na površini Zemlje (y = 0)
Kako je biće
Potencijalno polje sila
POLJE SILA-prostor u kojem u svakoj tački na tijelo djeluju druga tijela silama koje se mijenjaju od tačke do tačke po određenom zakonu Kada su te sile konzervativne polje se zove POTENCIJALNO
Polje centralnih sila u kojem je F=f(r) ndash u njemu pravac djelovanja neke sile prolazi kroz neki centar a iznos sile zavisi samo od rastojanja od tog centra
Gravitaciono i polje el sila je centralno
Rad sila u gravitacionom polju
Gravitaciono polje je centralno polje
Sila je
0221 r
r
mmF
Rad sila u gravitacionom polju
drr
mmsdr
r
mmsdFdW
221
0221
drds
drdsdssdr 1cos10
Potencijalna energija tijela mase m2
)11
()1
(12
21212
1 rrmm
rmmW r
r
r
mmE p
21
221
12112
11)()(
rmm
rmmWEE pp
Razmotrimo 3 slučaja
Tri slučaja za E=Ek+Ep
Izbacivanje satelita sa Zemlje
hR
MmmvE
Z 2
02
1
Jednačina konusnih presjeka daje zae lt 1 elipsu e = 1 parabolu e gt 1 hiperbolu i za e = 0 kružnicu (e-linearni ekscentricitet)
Kada dostigne visinu h satelit dobiva početnu brzinu v0
Za E negativno satelit će se kretati poelipsi u čijem jednom fokusu je ZemljaTada satelit pada na Zemlju Šta je prvakosmička brzina
Za E=0 putanja je parabola
Za E pozitivno putanja je hiperbolaEkveća od Ep
Parabolična putanja
Da bi vrijedilo e=1 treba biti E=0 Dakle ako se tijelo kreće u gravitacijskom polju po paraboli njegova ukupna energija jednaka je nuli Prema tome u svakoj tački putanje njegova je kinetička energija jednaka potencijalnoj na temelju čega možemo dobiti izraz za brzinu pri paraboličnom kretanju
r = RZ+h
(II kosmička brzina)
Hiperbola
Za slučaj hiperbole kada je e gt 1 treba biti E gt 0 Kinetička je energija veća od potencijalne Tijelo napušta gravitacijsko polje oslobađa se Zemljine teže
Rad elektrostatske sile
Rad koji vrši elektrostatska sila
)11
(12
21221
2
1rr
qqkdrr
qqkW
r
r
r
qqkE p
21
Potencijalna energija elastično deformisane opruge
Elastičnu potencijalnu energiju ima tijelo na kome je izvršen rad protiv neke elastične sile
Za utvrđivanje te veze potrebno je da izračunamo elementarni rad ΔW koji sila polja pri malom pomjeranju tijela Δs vrši duž proizvoljno izabranog pravca u prostoru Taj rad je jednak
ΔW = FsΔs i važi ΔW=- ΔEp
gdje je Fs projekcija sile F na pravac s
Veza između potencijalne energije i sile
Veza između potencijalne energije i sile
Za potencijalno polje vrijedi da je sila jednaka gradijentu potencijalne energije sa suprotnim znakom
F = - grad Ep
tj )( k
z
Ej
y
Ei
x
EF ppp
a a agrad a i j k
x y z
Zakon održanja impulsa
Proizvod mase čestice i brzine naziva se impuls ili količina kretanja čestice
vmp
Fdt
vmd
dt
pd
Ovo je naopćenitiji slučaj II Newtonovog zakona i zove se zakon promjene
impulsaUkupna količina kretanja zatvorenog
sistema je konstantna bez obzira kakvi se procesi i međujelovanje
događali u sistemuzakon održanja impulsa
constvmpi
iiukupni
Zakon održanja količine kretanja iliimpulsa
Ukupna količina kretanja u zatvorenom izoliranom sistemu je konstantna bez obzira kakvi se procesi odigravaju u sistemu
puk = konst
Iz II Newtonovog zakona
Fuk= dpukdt = 0 slijedi puk = konst
Primjena zakona očuvanja energije i impulsa
Sudari tijela
Elastičan sudar
Neelastičan sudar
Sudari tijela
Najčešća primjena zakona održanja impulsa je u izučavanju sudara tijela
Sudari tijela su pojave kod kojih su nepoznate ili priroda ili intenzitet sila koje djeluju u njima ili oboje
Sudari dvaju tijela može biti elastičan djelimično elastičan i neelastičan
Sudari tijela
Sudar je savršeno elastičan kada nema gubitka energije već je ukupna kinetička energija očuvana
Sudar je savršeno neelastičan kada se tijela nakon sudara deformišu spoje i zajedno nastave kretanje kao jedno tijelo Tu se jedan dio kinetičke energije izgubi i pretvori u druge oblike energije
Elastični i neelastični sudariSudar dvije čvrste loptice je približno elastičan
- Pri njemu vrijedi zakon održanja količine kretanja i zakon održanja energije
Swinging Balls
A popular demonstration of conservation of momentum and conservation of energy features several polished steel balls hung in a straight line in contact with each other If one is pulled back and allowed to strike the line one ball flies out the other end If two balls are sent in two come out and so forth
Swinging Balls
Centralni elastični sudari
Ovo je sudar pri kome brzine jedne i druge kuglice leže na istom pravcu koji prolazi središtem obje kugle
Ukupna količina kretanja prije i poslije sudara je ista
22112211 umumvmvm
Centralni elastični sudari
ukupna kinetička energija prije i poslije sudara je istavrijedi zakon održanja en
Centralni elastični sudari
Brzine kugli poslije sudara (dobiju se rješavanjem prethodnih dviju jednadžbi održanja impulsa i energije
21
112122
21
221211
2)(
2)(
mm
vmvmmu
mm
vmvmmu
Predana energija pri centralnom elastičnom sudaru(v2=0)
Predana energija imaće max vrijednost kada su iste mase m1 i m2 Tada je
ΔE = E1
1 1
2 2 331
21 11
1212
E E E
mv vE
E vmv
2
2 11 1
1 2
1 21
1 2
4
m mE E
m m
m mE E
m m
Posebni slučajevi elast sudara jednake mase čestica -izmijeniće brzine Ako druga
kugla miruje poslije sudara prva kugla se zaustavi dok druga odleti brzinom koju je imala prva kugla prije sudara
Savršeno elastična kugla mase m i brzine v udara u vrlo veliku kuglu ili savršeno elastičan zid Kugla se odbija jednakom brzinom kojom je i došla Zid pri tome dobiva impuls sile 2mv a ne dobiva nikakvu energiju jer kugla prilikom sudara ne mijenja energiju
Kada vrlo velika kugla udari kuglicu koja miruje brzina joj se vrlo malo promijeni dok lagana kuglica odleti brzinom koja je dva puta veća od brzine upadne kugle
Centralni neelastični sudari
Pri savršeno neelastičnom sudaru kugle se nakon sudara deformiraju slijepe i kreću zajedno brzinom u
Kinetička energija se smanjuje prilikom neelastičnog sudara
Razlika kinetičkih energija prije i poslije sudara predstavlja gubitak mehaničke energije
Snaga
snaga je brzina vršenja radaP = Wt
Jedinica za snagu je dobila poseban naziv a predstavlja rad od 1J u 1 sekundi tj VAT - W
[1W = 1J1s]- Snaga je skalarna veličina - dobiva se dijeljenjem rada kao skalarne veličine vremenom koje je takođe skalar
- Ako napišemo dA = F middot dL a pošto je dLdt= v onda možemo napisati da je snaga jednaka P = F middot v
Snaga ndash brzina iskorištavanja energije ili brzina
transformacije energijeU slučaju mehaničkog rada (kretanja tijela po nekom putu) razvija se snaga To je brzina iskorištavanja energije ili brzina transformacije energije
komponenta brzine u smjeru kretanja je vα Iz izraza za potencijalnu energiju snaga se računa kao
Snaga je funkcija vremena jer masa ima veću brzinu što tijelo pada duže
Rad stalne tangencijalne sile W = Fs
rad sile trenja Ftr=microN na putu s
Wtr = -microNs
Rad sile zemljine teže pri pomjeranju tijela mase m iz položaja A u položaj B nalazimo kao zbir
proizvoda sile zemljine teže i projekcije malih pomaka ∆ri na pravac sile (vertikalni pravac)
Projekcije pomaka na vertikalni pravac su ∆h1 ∆h2∆hn ( ∆hi ndash projekcija pomaka ∆ri na
vertikalan pravac)
Rad elastične sileF = - k ΔLW = frac12 k (x2 ndash x1)2
Rad pri savlađivanju sile trenja
Sile trenja nastaju kao posljedica hrapavosti dodirnih površina tijela Ove sile teže da spriječe kretanje tijela pa se često nazivaju i otpor trenja Sila trenja ne zavisi od veličine već od vrste dodirne povšine a maksimalana je kada tijelo miruje Ftr = μ ∙ N
micro - koeficijent trenja koji zavisi od podloge N - normalna komponenta sile na podlogu
Rad sile trenja Wtr = micro ∙ N ∙ s = micro Gsinα ∙ s
Zakon održanja mehaničke energije
Ukupna mehanička energija u izolovanom sistemu u kome djeluju samo konzervativne sile ostaje konstantna ne mijenja se u toku kretanja
E = Ek + Ep
Energija se ne može uništiti niti iz ničega stvoriti ona može samo da prelazi iz jednog oblika u drugi- to je zakon očuvanja energije
Zakon održanja energije
Zakon očuvanja energije uključuje pojmove kinetičke energije potencijelne energije i rada Ti pojmovi lako razumljivi na jednostavnom primjeru na prirodan način proizlaze iz drugog Newtonovog zakona
Zakon o očuvanju energije kazuje da je za sistem ukupna energija sistema stalna
Prikazati ćemo taj zakon na dva primjera slobodan pad i jednostavno klatno
ZAKON ODRŽANJA MEHANIČKE ENERGIJE
+
E = Ek + Ep=const
Primjer Slobodan pad
U trenutku t = 0 pustimo tijelo da slobodno padaPotencijalna energija dok tijelo miruje iznosi
Kinetička energija tijela koje se kreće iznosi
Ukupna energija je Euk= U + K
U svakom položaju ukupna energija jednaka je E
Ako tijelo pada prema površini Zemlje sila teževrši rad jednak prirastu kinetičke energije tijela
ili na površini Zemlje (y = 0)
Kako je biće
Potencijalno polje sila
POLJE SILA-prostor u kojem u svakoj tački na tijelo djeluju druga tijela silama koje se mijenjaju od tačke do tačke po određenom zakonu Kada su te sile konzervativne polje se zove POTENCIJALNO
Polje centralnih sila u kojem je F=f(r) ndash u njemu pravac djelovanja neke sile prolazi kroz neki centar a iznos sile zavisi samo od rastojanja od tog centra
Gravitaciono i polje el sila je centralno
Rad sila u gravitacionom polju
Gravitaciono polje je centralno polje
Sila je
0221 r
r
mmF
Rad sila u gravitacionom polju
drr
mmsdr
r
mmsdFdW
221
0221
drds
drdsdssdr 1cos10
Potencijalna energija tijela mase m2
)11
()1
(12
21212
1 rrmm
rmmW r
r
r
mmE p
21
221
12112
11)()(
rmm
rmmWEE pp
Razmotrimo 3 slučaja
Tri slučaja za E=Ek+Ep
Izbacivanje satelita sa Zemlje
hR
MmmvE
Z 2
02
1
Jednačina konusnih presjeka daje zae lt 1 elipsu e = 1 parabolu e gt 1 hiperbolu i za e = 0 kružnicu (e-linearni ekscentricitet)
Kada dostigne visinu h satelit dobiva početnu brzinu v0
Za E negativno satelit će se kretati poelipsi u čijem jednom fokusu je ZemljaTada satelit pada na Zemlju Šta je prvakosmička brzina
Za E=0 putanja je parabola
Za E pozitivno putanja je hiperbolaEkveća od Ep
Parabolična putanja
Da bi vrijedilo e=1 treba biti E=0 Dakle ako se tijelo kreće u gravitacijskom polju po paraboli njegova ukupna energija jednaka je nuli Prema tome u svakoj tački putanje njegova je kinetička energija jednaka potencijalnoj na temelju čega možemo dobiti izraz za brzinu pri paraboličnom kretanju
r = RZ+h
(II kosmička brzina)
Hiperbola
Za slučaj hiperbole kada je e gt 1 treba biti E gt 0 Kinetička je energija veća od potencijalne Tijelo napušta gravitacijsko polje oslobađa se Zemljine teže
Rad elektrostatske sile
Rad koji vrši elektrostatska sila
)11
(12
21221
2
1rr
qqkdrr
qqkW
r
r
r
qqkE p
21
Potencijalna energija elastično deformisane opruge
Elastičnu potencijalnu energiju ima tijelo na kome je izvršen rad protiv neke elastične sile
Za utvrđivanje te veze potrebno je da izračunamo elementarni rad ΔW koji sila polja pri malom pomjeranju tijela Δs vrši duž proizvoljno izabranog pravca u prostoru Taj rad je jednak
ΔW = FsΔs i važi ΔW=- ΔEp
gdje je Fs projekcija sile F na pravac s
Veza između potencijalne energije i sile
Veza između potencijalne energije i sile
Za potencijalno polje vrijedi da je sila jednaka gradijentu potencijalne energije sa suprotnim znakom
F = - grad Ep
tj )( k
z
Ej
y
Ei
x
EF ppp
a a agrad a i j k
x y z
Zakon održanja impulsa
Proizvod mase čestice i brzine naziva se impuls ili količina kretanja čestice
vmp
Fdt
vmd
dt
pd
Ovo je naopćenitiji slučaj II Newtonovog zakona i zove se zakon promjene
impulsaUkupna količina kretanja zatvorenog
sistema je konstantna bez obzira kakvi se procesi i međujelovanje
događali u sistemuzakon održanja impulsa
constvmpi
iiukupni
Zakon održanja količine kretanja iliimpulsa
Ukupna količina kretanja u zatvorenom izoliranom sistemu je konstantna bez obzira kakvi se procesi odigravaju u sistemu
puk = konst
Iz II Newtonovog zakona
Fuk= dpukdt = 0 slijedi puk = konst
Primjena zakona očuvanja energije i impulsa
Sudari tijela
Elastičan sudar
Neelastičan sudar
Sudari tijela
Najčešća primjena zakona održanja impulsa je u izučavanju sudara tijela
Sudari tijela su pojave kod kojih su nepoznate ili priroda ili intenzitet sila koje djeluju u njima ili oboje
Sudari dvaju tijela može biti elastičan djelimično elastičan i neelastičan
Sudari tijela
Sudar je savršeno elastičan kada nema gubitka energije već je ukupna kinetička energija očuvana
Sudar je savršeno neelastičan kada se tijela nakon sudara deformišu spoje i zajedno nastave kretanje kao jedno tijelo Tu se jedan dio kinetičke energije izgubi i pretvori u druge oblike energije
Elastični i neelastični sudariSudar dvije čvrste loptice je približno elastičan
- Pri njemu vrijedi zakon održanja količine kretanja i zakon održanja energije
Swinging Balls
A popular demonstration of conservation of momentum and conservation of energy features several polished steel balls hung in a straight line in contact with each other If one is pulled back and allowed to strike the line one ball flies out the other end If two balls are sent in two come out and so forth
Swinging Balls
Centralni elastični sudari
Ovo je sudar pri kome brzine jedne i druge kuglice leže na istom pravcu koji prolazi središtem obje kugle
Ukupna količina kretanja prije i poslije sudara je ista
22112211 umumvmvm
Centralni elastični sudari
ukupna kinetička energija prije i poslije sudara je istavrijedi zakon održanja en
Centralni elastični sudari
Brzine kugli poslije sudara (dobiju se rješavanjem prethodnih dviju jednadžbi održanja impulsa i energije
21
112122
21
221211
2)(
2)(
mm
vmvmmu
mm
vmvmmu
Predana energija pri centralnom elastičnom sudaru(v2=0)
Predana energija imaće max vrijednost kada su iste mase m1 i m2 Tada je
ΔE = E1
1 1
2 2 331
21 11
1212
E E E
mv vE
E vmv
2
2 11 1
1 2
1 21
1 2
4
m mE E
m m
m mE E
m m
Posebni slučajevi elast sudara jednake mase čestica -izmijeniće brzine Ako druga
kugla miruje poslije sudara prva kugla se zaustavi dok druga odleti brzinom koju je imala prva kugla prije sudara
Savršeno elastična kugla mase m i brzine v udara u vrlo veliku kuglu ili savršeno elastičan zid Kugla se odbija jednakom brzinom kojom je i došla Zid pri tome dobiva impuls sile 2mv a ne dobiva nikakvu energiju jer kugla prilikom sudara ne mijenja energiju
Kada vrlo velika kugla udari kuglicu koja miruje brzina joj se vrlo malo promijeni dok lagana kuglica odleti brzinom koja je dva puta veća od brzine upadne kugle
Centralni neelastični sudari
Pri savršeno neelastičnom sudaru kugle se nakon sudara deformiraju slijepe i kreću zajedno brzinom u
Kinetička energija se smanjuje prilikom neelastičnog sudara
Razlika kinetičkih energija prije i poslije sudara predstavlja gubitak mehaničke energije
Snaga
snaga je brzina vršenja radaP = Wt
Jedinica za snagu je dobila poseban naziv a predstavlja rad od 1J u 1 sekundi tj VAT - W
[1W = 1J1s]- Snaga je skalarna veličina - dobiva se dijeljenjem rada kao skalarne veličine vremenom koje je takođe skalar
- Ako napišemo dA = F middot dL a pošto je dLdt= v onda možemo napisati da je snaga jednaka P = F middot v
Snaga ndash brzina iskorištavanja energije ili brzina
transformacije energijeU slučaju mehaničkog rada (kretanja tijela po nekom putu) razvija se snaga To je brzina iskorištavanja energije ili brzina transformacije energije
komponenta brzine u smjeru kretanja je vα Iz izraza za potencijalnu energiju snaga se računa kao
Snaga je funkcija vremena jer masa ima veću brzinu što tijelo pada duže
Rad sile zemljine teže pri pomjeranju tijela mase m iz položaja A u položaj B nalazimo kao zbir
proizvoda sile zemljine teže i projekcije malih pomaka ∆ri na pravac sile (vertikalni pravac)
Projekcije pomaka na vertikalni pravac su ∆h1 ∆h2∆hn ( ∆hi ndash projekcija pomaka ∆ri na
vertikalan pravac)
Rad elastične sileF = - k ΔLW = frac12 k (x2 ndash x1)2
Rad pri savlađivanju sile trenja
Sile trenja nastaju kao posljedica hrapavosti dodirnih površina tijela Ove sile teže da spriječe kretanje tijela pa se često nazivaju i otpor trenja Sila trenja ne zavisi od veličine već od vrste dodirne povšine a maksimalana je kada tijelo miruje Ftr = μ ∙ N
micro - koeficijent trenja koji zavisi od podloge N - normalna komponenta sile na podlogu
Rad sile trenja Wtr = micro ∙ N ∙ s = micro Gsinα ∙ s
Zakon održanja mehaničke energije
Ukupna mehanička energija u izolovanom sistemu u kome djeluju samo konzervativne sile ostaje konstantna ne mijenja se u toku kretanja
E = Ek + Ep
Energija se ne može uništiti niti iz ničega stvoriti ona može samo da prelazi iz jednog oblika u drugi- to je zakon očuvanja energije
Zakon održanja energije
Zakon očuvanja energije uključuje pojmove kinetičke energije potencijelne energije i rada Ti pojmovi lako razumljivi na jednostavnom primjeru na prirodan način proizlaze iz drugog Newtonovog zakona
Zakon o očuvanju energije kazuje da je za sistem ukupna energija sistema stalna
Prikazati ćemo taj zakon na dva primjera slobodan pad i jednostavno klatno
ZAKON ODRŽANJA MEHANIČKE ENERGIJE
+
E = Ek + Ep=const
Primjer Slobodan pad
U trenutku t = 0 pustimo tijelo da slobodno padaPotencijalna energija dok tijelo miruje iznosi
Kinetička energija tijela koje se kreće iznosi
Ukupna energija je Euk= U + K
U svakom položaju ukupna energija jednaka je E
Ako tijelo pada prema površini Zemlje sila teževrši rad jednak prirastu kinetičke energije tijela
ili na površini Zemlje (y = 0)
Kako je biće
Potencijalno polje sila
POLJE SILA-prostor u kojem u svakoj tački na tijelo djeluju druga tijela silama koje se mijenjaju od tačke do tačke po određenom zakonu Kada su te sile konzervativne polje se zove POTENCIJALNO
Polje centralnih sila u kojem je F=f(r) ndash u njemu pravac djelovanja neke sile prolazi kroz neki centar a iznos sile zavisi samo od rastojanja od tog centra
Gravitaciono i polje el sila je centralno
Rad sila u gravitacionom polju
Gravitaciono polje je centralno polje
Sila je
0221 r
r
mmF
Rad sila u gravitacionom polju
drr
mmsdr
r
mmsdFdW
221
0221
drds
drdsdssdr 1cos10
Potencijalna energija tijela mase m2
)11
()1
(12
21212
1 rrmm
rmmW r
r
r
mmE p
21
221
12112
11)()(
rmm
rmmWEE pp
Razmotrimo 3 slučaja
Tri slučaja za E=Ek+Ep
Izbacivanje satelita sa Zemlje
hR
MmmvE
Z 2
02
1
Jednačina konusnih presjeka daje zae lt 1 elipsu e = 1 parabolu e gt 1 hiperbolu i za e = 0 kružnicu (e-linearni ekscentricitet)
Kada dostigne visinu h satelit dobiva početnu brzinu v0
Za E negativno satelit će se kretati poelipsi u čijem jednom fokusu je ZemljaTada satelit pada na Zemlju Šta je prvakosmička brzina
Za E=0 putanja je parabola
Za E pozitivno putanja je hiperbolaEkveća od Ep
Parabolična putanja
Da bi vrijedilo e=1 treba biti E=0 Dakle ako se tijelo kreće u gravitacijskom polju po paraboli njegova ukupna energija jednaka je nuli Prema tome u svakoj tački putanje njegova je kinetička energija jednaka potencijalnoj na temelju čega možemo dobiti izraz za brzinu pri paraboličnom kretanju
r = RZ+h
(II kosmička brzina)
Hiperbola
Za slučaj hiperbole kada je e gt 1 treba biti E gt 0 Kinetička je energija veća od potencijalne Tijelo napušta gravitacijsko polje oslobađa se Zemljine teže
Rad elektrostatske sile
Rad koji vrši elektrostatska sila
)11
(12
21221
2
1rr
qqkdrr
qqkW
r
r
r
qqkE p
21
Potencijalna energija elastično deformisane opruge
Elastičnu potencijalnu energiju ima tijelo na kome je izvršen rad protiv neke elastične sile
Za utvrđivanje te veze potrebno je da izračunamo elementarni rad ΔW koji sila polja pri malom pomjeranju tijela Δs vrši duž proizvoljno izabranog pravca u prostoru Taj rad je jednak
ΔW = FsΔs i važi ΔW=- ΔEp
gdje je Fs projekcija sile F na pravac s
Veza između potencijalne energije i sile
Veza između potencijalne energije i sile
Za potencijalno polje vrijedi da je sila jednaka gradijentu potencijalne energije sa suprotnim znakom
F = - grad Ep
tj )( k
z
Ej
y
Ei
x
EF ppp
a a agrad a i j k
x y z
Zakon održanja impulsa
Proizvod mase čestice i brzine naziva se impuls ili količina kretanja čestice
vmp
Fdt
vmd
dt
pd
Ovo je naopćenitiji slučaj II Newtonovog zakona i zove se zakon promjene
impulsaUkupna količina kretanja zatvorenog
sistema je konstantna bez obzira kakvi se procesi i međujelovanje
događali u sistemuzakon održanja impulsa
constvmpi
iiukupni
Zakon održanja količine kretanja iliimpulsa
Ukupna količina kretanja u zatvorenom izoliranom sistemu je konstantna bez obzira kakvi se procesi odigravaju u sistemu
puk = konst
Iz II Newtonovog zakona
Fuk= dpukdt = 0 slijedi puk = konst
Primjena zakona očuvanja energije i impulsa
Sudari tijela
Elastičan sudar
Neelastičan sudar
Sudari tijela
Najčešća primjena zakona održanja impulsa je u izučavanju sudara tijela
Sudari tijela su pojave kod kojih su nepoznate ili priroda ili intenzitet sila koje djeluju u njima ili oboje
Sudari dvaju tijela može biti elastičan djelimično elastičan i neelastičan
Sudari tijela
Sudar je savršeno elastičan kada nema gubitka energije već je ukupna kinetička energija očuvana
Sudar je savršeno neelastičan kada se tijela nakon sudara deformišu spoje i zajedno nastave kretanje kao jedno tijelo Tu se jedan dio kinetičke energije izgubi i pretvori u druge oblike energije
Elastični i neelastični sudariSudar dvije čvrste loptice je približno elastičan
- Pri njemu vrijedi zakon održanja količine kretanja i zakon održanja energije
Swinging Balls
A popular demonstration of conservation of momentum and conservation of energy features several polished steel balls hung in a straight line in contact with each other If one is pulled back and allowed to strike the line one ball flies out the other end If two balls are sent in two come out and so forth
Swinging Balls
Centralni elastični sudari
Ovo je sudar pri kome brzine jedne i druge kuglice leže na istom pravcu koji prolazi središtem obje kugle
Ukupna količina kretanja prije i poslije sudara je ista
22112211 umumvmvm
Centralni elastični sudari
ukupna kinetička energija prije i poslije sudara je istavrijedi zakon održanja en
Centralni elastični sudari
Brzine kugli poslije sudara (dobiju se rješavanjem prethodnih dviju jednadžbi održanja impulsa i energije
21
112122
21
221211
2)(
2)(
mm
vmvmmu
mm
vmvmmu
Predana energija pri centralnom elastičnom sudaru(v2=0)
Predana energija imaće max vrijednost kada su iste mase m1 i m2 Tada je
ΔE = E1
1 1
2 2 331
21 11
1212
E E E
mv vE
E vmv
2
2 11 1
1 2
1 21
1 2
4
m mE E
m m
m mE E
m m
Posebni slučajevi elast sudara jednake mase čestica -izmijeniće brzine Ako druga
kugla miruje poslije sudara prva kugla se zaustavi dok druga odleti brzinom koju je imala prva kugla prije sudara
Savršeno elastična kugla mase m i brzine v udara u vrlo veliku kuglu ili savršeno elastičan zid Kugla se odbija jednakom brzinom kojom je i došla Zid pri tome dobiva impuls sile 2mv a ne dobiva nikakvu energiju jer kugla prilikom sudara ne mijenja energiju
Kada vrlo velika kugla udari kuglicu koja miruje brzina joj se vrlo malo promijeni dok lagana kuglica odleti brzinom koja je dva puta veća od brzine upadne kugle
Centralni neelastični sudari
Pri savršeno neelastičnom sudaru kugle se nakon sudara deformiraju slijepe i kreću zajedno brzinom u
Kinetička energija se smanjuje prilikom neelastičnog sudara
Razlika kinetičkih energija prije i poslije sudara predstavlja gubitak mehaničke energije
Snaga
snaga je brzina vršenja radaP = Wt
Jedinica za snagu je dobila poseban naziv a predstavlja rad od 1J u 1 sekundi tj VAT - W
[1W = 1J1s]- Snaga je skalarna veličina - dobiva se dijeljenjem rada kao skalarne veličine vremenom koje je takođe skalar
- Ako napišemo dA = F middot dL a pošto je dLdt= v onda možemo napisati da je snaga jednaka P = F middot v
Snaga ndash brzina iskorištavanja energije ili brzina
transformacije energijeU slučaju mehaničkog rada (kretanja tijela po nekom putu) razvija se snaga To je brzina iskorištavanja energije ili brzina transformacije energije
komponenta brzine u smjeru kretanja je vα Iz izraza za potencijalnu energiju snaga se računa kao
Snaga je funkcija vremena jer masa ima veću brzinu što tijelo pada duže
Rad elastične sileF = - k ΔLW = frac12 k (x2 ndash x1)2
Rad pri savlađivanju sile trenja
Sile trenja nastaju kao posljedica hrapavosti dodirnih površina tijela Ove sile teže da spriječe kretanje tijela pa se često nazivaju i otpor trenja Sila trenja ne zavisi od veličine već od vrste dodirne povšine a maksimalana je kada tijelo miruje Ftr = μ ∙ N
micro - koeficijent trenja koji zavisi od podloge N - normalna komponenta sile na podlogu
Rad sile trenja Wtr = micro ∙ N ∙ s = micro Gsinα ∙ s
Zakon održanja mehaničke energije
Ukupna mehanička energija u izolovanom sistemu u kome djeluju samo konzervativne sile ostaje konstantna ne mijenja se u toku kretanja
E = Ek + Ep
Energija se ne može uništiti niti iz ničega stvoriti ona može samo da prelazi iz jednog oblika u drugi- to je zakon očuvanja energije
Zakon održanja energije
Zakon očuvanja energije uključuje pojmove kinetičke energije potencijelne energije i rada Ti pojmovi lako razumljivi na jednostavnom primjeru na prirodan način proizlaze iz drugog Newtonovog zakona
Zakon o očuvanju energije kazuje da je za sistem ukupna energija sistema stalna
Prikazati ćemo taj zakon na dva primjera slobodan pad i jednostavno klatno
ZAKON ODRŽANJA MEHANIČKE ENERGIJE
+
E = Ek + Ep=const
Primjer Slobodan pad
U trenutku t = 0 pustimo tijelo da slobodno padaPotencijalna energija dok tijelo miruje iznosi
Kinetička energija tijela koje se kreće iznosi
Ukupna energija je Euk= U + K
U svakom položaju ukupna energija jednaka je E
Ako tijelo pada prema površini Zemlje sila teževrši rad jednak prirastu kinetičke energije tijela
ili na površini Zemlje (y = 0)
Kako je biće
Potencijalno polje sila
POLJE SILA-prostor u kojem u svakoj tački na tijelo djeluju druga tijela silama koje se mijenjaju od tačke do tačke po određenom zakonu Kada su te sile konzervativne polje se zove POTENCIJALNO
Polje centralnih sila u kojem je F=f(r) ndash u njemu pravac djelovanja neke sile prolazi kroz neki centar a iznos sile zavisi samo od rastojanja od tog centra
Gravitaciono i polje el sila je centralno
Rad sila u gravitacionom polju
Gravitaciono polje je centralno polje
Sila je
0221 r
r
mmF
Rad sila u gravitacionom polju
drr
mmsdr
r
mmsdFdW
221
0221
drds
drdsdssdr 1cos10
Potencijalna energija tijela mase m2
)11
()1
(12
21212
1 rrmm
rmmW r
r
r
mmE p
21
221
12112
11)()(
rmm
rmmWEE pp
Razmotrimo 3 slučaja
Tri slučaja za E=Ek+Ep
Izbacivanje satelita sa Zemlje
hR
MmmvE
Z 2
02
1
Jednačina konusnih presjeka daje zae lt 1 elipsu e = 1 parabolu e gt 1 hiperbolu i za e = 0 kružnicu (e-linearni ekscentricitet)
Kada dostigne visinu h satelit dobiva početnu brzinu v0
Za E negativno satelit će se kretati poelipsi u čijem jednom fokusu je ZemljaTada satelit pada na Zemlju Šta je prvakosmička brzina
Za E=0 putanja je parabola
Za E pozitivno putanja je hiperbolaEkveća od Ep
Parabolična putanja
Da bi vrijedilo e=1 treba biti E=0 Dakle ako se tijelo kreće u gravitacijskom polju po paraboli njegova ukupna energija jednaka je nuli Prema tome u svakoj tački putanje njegova je kinetička energija jednaka potencijalnoj na temelju čega možemo dobiti izraz za brzinu pri paraboličnom kretanju
r = RZ+h
(II kosmička brzina)
Hiperbola
Za slučaj hiperbole kada je e gt 1 treba biti E gt 0 Kinetička je energija veća od potencijalne Tijelo napušta gravitacijsko polje oslobađa se Zemljine teže
Rad elektrostatske sile
Rad koji vrši elektrostatska sila
)11
(12
21221
2
1rr
qqkdrr
qqkW
r
r
r
qqkE p
21
Potencijalna energija elastično deformisane opruge
Elastičnu potencijalnu energiju ima tijelo na kome je izvršen rad protiv neke elastične sile
Za utvrđivanje te veze potrebno je da izračunamo elementarni rad ΔW koji sila polja pri malom pomjeranju tijela Δs vrši duž proizvoljno izabranog pravca u prostoru Taj rad je jednak
ΔW = FsΔs i važi ΔW=- ΔEp
gdje je Fs projekcija sile F na pravac s
Veza između potencijalne energije i sile
Veza između potencijalne energije i sile
Za potencijalno polje vrijedi da je sila jednaka gradijentu potencijalne energije sa suprotnim znakom
F = - grad Ep
tj )( k
z
Ej
y
Ei
x
EF ppp
a a agrad a i j k
x y z
Zakon održanja impulsa
Proizvod mase čestice i brzine naziva se impuls ili količina kretanja čestice
vmp
Fdt
vmd
dt
pd
Ovo je naopćenitiji slučaj II Newtonovog zakona i zove se zakon promjene
impulsaUkupna količina kretanja zatvorenog
sistema je konstantna bez obzira kakvi se procesi i međujelovanje
događali u sistemuzakon održanja impulsa
constvmpi
iiukupni
Zakon održanja količine kretanja iliimpulsa
Ukupna količina kretanja u zatvorenom izoliranom sistemu je konstantna bez obzira kakvi se procesi odigravaju u sistemu
puk = konst
Iz II Newtonovog zakona
Fuk= dpukdt = 0 slijedi puk = konst
Primjena zakona očuvanja energije i impulsa
Sudari tijela
Elastičan sudar
Neelastičan sudar
Sudari tijela
Najčešća primjena zakona održanja impulsa je u izučavanju sudara tijela
Sudari tijela su pojave kod kojih su nepoznate ili priroda ili intenzitet sila koje djeluju u njima ili oboje
Sudari dvaju tijela može biti elastičan djelimično elastičan i neelastičan
Sudari tijela
Sudar je savršeno elastičan kada nema gubitka energije već je ukupna kinetička energija očuvana
Sudar je savršeno neelastičan kada se tijela nakon sudara deformišu spoje i zajedno nastave kretanje kao jedno tijelo Tu se jedan dio kinetičke energije izgubi i pretvori u druge oblike energije
Elastični i neelastični sudariSudar dvije čvrste loptice je približno elastičan
- Pri njemu vrijedi zakon održanja količine kretanja i zakon održanja energije
Swinging Balls
A popular demonstration of conservation of momentum and conservation of energy features several polished steel balls hung in a straight line in contact with each other If one is pulled back and allowed to strike the line one ball flies out the other end If two balls are sent in two come out and so forth
Swinging Balls
Centralni elastični sudari
Ovo je sudar pri kome brzine jedne i druge kuglice leže na istom pravcu koji prolazi središtem obje kugle
Ukupna količina kretanja prije i poslije sudara je ista
22112211 umumvmvm
Centralni elastični sudari
ukupna kinetička energija prije i poslije sudara je istavrijedi zakon održanja en
Centralni elastični sudari
Brzine kugli poslije sudara (dobiju se rješavanjem prethodnih dviju jednadžbi održanja impulsa i energije
21
112122
21
221211
2)(
2)(
mm
vmvmmu
mm
vmvmmu
Predana energija pri centralnom elastičnom sudaru(v2=0)
Predana energija imaće max vrijednost kada su iste mase m1 i m2 Tada je
ΔE = E1
1 1
2 2 331
21 11
1212
E E E
mv vE
E vmv
2
2 11 1
1 2
1 21
1 2
4
m mE E
m m
m mE E
m m
Posebni slučajevi elast sudara jednake mase čestica -izmijeniće brzine Ako druga
kugla miruje poslije sudara prva kugla se zaustavi dok druga odleti brzinom koju je imala prva kugla prije sudara
Savršeno elastična kugla mase m i brzine v udara u vrlo veliku kuglu ili savršeno elastičan zid Kugla se odbija jednakom brzinom kojom je i došla Zid pri tome dobiva impuls sile 2mv a ne dobiva nikakvu energiju jer kugla prilikom sudara ne mijenja energiju
Kada vrlo velika kugla udari kuglicu koja miruje brzina joj se vrlo malo promijeni dok lagana kuglica odleti brzinom koja je dva puta veća od brzine upadne kugle
Centralni neelastični sudari
Pri savršeno neelastičnom sudaru kugle se nakon sudara deformiraju slijepe i kreću zajedno brzinom u
Kinetička energija se smanjuje prilikom neelastičnog sudara
Razlika kinetičkih energija prije i poslije sudara predstavlja gubitak mehaničke energije
Snaga
snaga je brzina vršenja radaP = Wt
Jedinica za snagu je dobila poseban naziv a predstavlja rad od 1J u 1 sekundi tj VAT - W
[1W = 1J1s]- Snaga je skalarna veličina - dobiva se dijeljenjem rada kao skalarne veličine vremenom koje je takođe skalar
- Ako napišemo dA = F middot dL a pošto je dLdt= v onda možemo napisati da je snaga jednaka P = F middot v
Snaga ndash brzina iskorištavanja energije ili brzina
transformacije energijeU slučaju mehaničkog rada (kretanja tijela po nekom putu) razvija se snaga To je brzina iskorištavanja energije ili brzina transformacije energije
komponenta brzine u smjeru kretanja je vα Iz izraza za potencijalnu energiju snaga se računa kao
Snaga je funkcija vremena jer masa ima veću brzinu što tijelo pada duže
Rad pri savlađivanju sile trenja
Sile trenja nastaju kao posljedica hrapavosti dodirnih površina tijela Ove sile teže da spriječe kretanje tijela pa se često nazivaju i otpor trenja Sila trenja ne zavisi od veličine već od vrste dodirne povšine a maksimalana je kada tijelo miruje Ftr = μ ∙ N
micro - koeficijent trenja koji zavisi od podloge N - normalna komponenta sile na podlogu
Rad sile trenja Wtr = micro ∙ N ∙ s = micro Gsinα ∙ s
Zakon održanja mehaničke energije
Ukupna mehanička energija u izolovanom sistemu u kome djeluju samo konzervativne sile ostaje konstantna ne mijenja se u toku kretanja
E = Ek + Ep
Energija se ne može uništiti niti iz ničega stvoriti ona može samo da prelazi iz jednog oblika u drugi- to je zakon očuvanja energije
Zakon održanja energije
Zakon očuvanja energije uključuje pojmove kinetičke energije potencijelne energije i rada Ti pojmovi lako razumljivi na jednostavnom primjeru na prirodan način proizlaze iz drugog Newtonovog zakona
Zakon o očuvanju energije kazuje da je za sistem ukupna energija sistema stalna
Prikazati ćemo taj zakon na dva primjera slobodan pad i jednostavno klatno
ZAKON ODRŽANJA MEHANIČKE ENERGIJE
+
E = Ek + Ep=const
Primjer Slobodan pad
U trenutku t = 0 pustimo tijelo da slobodno padaPotencijalna energija dok tijelo miruje iznosi
Kinetička energija tijela koje se kreće iznosi
Ukupna energija je Euk= U + K
U svakom položaju ukupna energija jednaka je E
Ako tijelo pada prema površini Zemlje sila teževrši rad jednak prirastu kinetičke energije tijela
ili na površini Zemlje (y = 0)
Kako je biće
Potencijalno polje sila
POLJE SILA-prostor u kojem u svakoj tački na tijelo djeluju druga tijela silama koje se mijenjaju od tačke do tačke po određenom zakonu Kada su te sile konzervativne polje se zove POTENCIJALNO
Polje centralnih sila u kojem je F=f(r) ndash u njemu pravac djelovanja neke sile prolazi kroz neki centar a iznos sile zavisi samo od rastojanja od tog centra
Gravitaciono i polje el sila je centralno
Rad sila u gravitacionom polju
Gravitaciono polje je centralno polje
Sila je
0221 r
r
mmF
Rad sila u gravitacionom polju
drr
mmsdr
r
mmsdFdW
221
0221
drds
drdsdssdr 1cos10
Potencijalna energija tijela mase m2
)11
()1
(12
21212
1 rrmm
rmmW r
r
r
mmE p
21
221
12112
11)()(
rmm
rmmWEE pp
Razmotrimo 3 slučaja
Tri slučaja za E=Ek+Ep
Izbacivanje satelita sa Zemlje
hR
MmmvE
Z 2
02
1
Jednačina konusnih presjeka daje zae lt 1 elipsu e = 1 parabolu e gt 1 hiperbolu i za e = 0 kružnicu (e-linearni ekscentricitet)
Kada dostigne visinu h satelit dobiva početnu brzinu v0
Za E negativno satelit će se kretati poelipsi u čijem jednom fokusu je ZemljaTada satelit pada na Zemlju Šta je prvakosmička brzina
Za E=0 putanja je parabola
Za E pozitivno putanja je hiperbolaEkveća od Ep
Parabolična putanja
Da bi vrijedilo e=1 treba biti E=0 Dakle ako se tijelo kreće u gravitacijskom polju po paraboli njegova ukupna energija jednaka je nuli Prema tome u svakoj tački putanje njegova je kinetička energija jednaka potencijalnoj na temelju čega možemo dobiti izraz za brzinu pri paraboličnom kretanju
r = RZ+h
(II kosmička brzina)
Hiperbola
Za slučaj hiperbole kada je e gt 1 treba biti E gt 0 Kinetička je energija veća od potencijalne Tijelo napušta gravitacijsko polje oslobađa se Zemljine teže
Rad elektrostatske sile
Rad koji vrši elektrostatska sila
)11
(12
21221
2
1rr
qqkdrr
qqkW
r
r
r
qqkE p
21
Potencijalna energija elastično deformisane opruge
Elastičnu potencijalnu energiju ima tijelo na kome je izvršen rad protiv neke elastične sile
Za utvrđivanje te veze potrebno je da izračunamo elementarni rad ΔW koji sila polja pri malom pomjeranju tijela Δs vrši duž proizvoljno izabranog pravca u prostoru Taj rad je jednak
ΔW = FsΔs i važi ΔW=- ΔEp
gdje je Fs projekcija sile F na pravac s
Veza između potencijalne energije i sile
Veza između potencijalne energije i sile
Za potencijalno polje vrijedi da je sila jednaka gradijentu potencijalne energije sa suprotnim znakom
F = - grad Ep
tj )( k
z
Ej
y
Ei
x
EF ppp
a a agrad a i j k
x y z
Zakon održanja impulsa
Proizvod mase čestice i brzine naziva se impuls ili količina kretanja čestice
vmp
Fdt
vmd
dt
pd
Ovo je naopćenitiji slučaj II Newtonovog zakona i zove se zakon promjene
impulsaUkupna količina kretanja zatvorenog
sistema je konstantna bez obzira kakvi se procesi i međujelovanje
događali u sistemuzakon održanja impulsa
constvmpi
iiukupni
Zakon održanja količine kretanja iliimpulsa
Ukupna količina kretanja u zatvorenom izoliranom sistemu je konstantna bez obzira kakvi se procesi odigravaju u sistemu
puk = konst
Iz II Newtonovog zakona
Fuk= dpukdt = 0 slijedi puk = konst
Primjena zakona očuvanja energije i impulsa
Sudari tijela
Elastičan sudar
Neelastičan sudar
Sudari tijela
Najčešća primjena zakona održanja impulsa je u izučavanju sudara tijela
Sudari tijela su pojave kod kojih su nepoznate ili priroda ili intenzitet sila koje djeluju u njima ili oboje
Sudari dvaju tijela može biti elastičan djelimično elastičan i neelastičan
Sudari tijela
Sudar je savršeno elastičan kada nema gubitka energije već je ukupna kinetička energija očuvana
Sudar je savršeno neelastičan kada se tijela nakon sudara deformišu spoje i zajedno nastave kretanje kao jedno tijelo Tu se jedan dio kinetičke energije izgubi i pretvori u druge oblike energije
Elastični i neelastični sudariSudar dvije čvrste loptice je približno elastičan
- Pri njemu vrijedi zakon održanja količine kretanja i zakon održanja energije
Swinging Balls
A popular demonstration of conservation of momentum and conservation of energy features several polished steel balls hung in a straight line in contact with each other If one is pulled back and allowed to strike the line one ball flies out the other end If two balls are sent in two come out and so forth
Swinging Balls
Centralni elastični sudari
Ovo je sudar pri kome brzine jedne i druge kuglice leže na istom pravcu koji prolazi središtem obje kugle
Ukupna količina kretanja prije i poslije sudara je ista
22112211 umumvmvm
Centralni elastični sudari
ukupna kinetička energija prije i poslije sudara je istavrijedi zakon održanja en
Centralni elastični sudari
Brzine kugli poslije sudara (dobiju se rješavanjem prethodnih dviju jednadžbi održanja impulsa i energije
21
112122
21
221211
2)(
2)(
mm
vmvmmu
mm
vmvmmu
Predana energija pri centralnom elastičnom sudaru(v2=0)
Predana energija imaće max vrijednost kada su iste mase m1 i m2 Tada je
ΔE = E1
1 1
2 2 331
21 11
1212
E E E
mv vE
E vmv
2
2 11 1
1 2
1 21
1 2
4
m mE E
m m
m mE E
m m
Posebni slučajevi elast sudara jednake mase čestica -izmijeniće brzine Ako druga
kugla miruje poslije sudara prva kugla se zaustavi dok druga odleti brzinom koju je imala prva kugla prije sudara
Savršeno elastična kugla mase m i brzine v udara u vrlo veliku kuglu ili savršeno elastičan zid Kugla se odbija jednakom brzinom kojom je i došla Zid pri tome dobiva impuls sile 2mv a ne dobiva nikakvu energiju jer kugla prilikom sudara ne mijenja energiju
Kada vrlo velika kugla udari kuglicu koja miruje brzina joj se vrlo malo promijeni dok lagana kuglica odleti brzinom koja je dva puta veća od brzine upadne kugle
Centralni neelastični sudari
Pri savršeno neelastičnom sudaru kugle se nakon sudara deformiraju slijepe i kreću zajedno brzinom u
Kinetička energija se smanjuje prilikom neelastičnog sudara
Razlika kinetičkih energija prije i poslije sudara predstavlja gubitak mehaničke energije
Snaga
snaga je brzina vršenja radaP = Wt
Jedinica za snagu je dobila poseban naziv a predstavlja rad od 1J u 1 sekundi tj VAT - W
[1W = 1J1s]- Snaga je skalarna veličina - dobiva se dijeljenjem rada kao skalarne veličine vremenom koje je takođe skalar
- Ako napišemo dA = F middot dL a pošto je dLdt= v onda možemo napisati da je snaga jednaka P = F middot v
Snaga ndash brzina iskorištavanja energije ili brzina
transformacije energijeU slučaju mehaničkog rada (kretanja tijela po nekom putu) razvija se snaga To je brzina iskorištavanja energije ili brzina transformacije energije
komponenta brzine u smjeru kretanja je vα Iz izraza za potencijalnu energiju snaga se računa kao
Snaga je funkcija vremena jer masa ima veću brzinu što tijelo pada duže
Zakon održanja mehaničke energije
Ukupna mehanička energija u izolovanom sistemu u kome djeluju samo konzervativne sile ostaje konstantna ne mijenja se u toku kretanja
E = Ek + Ep
Energija se ne može uništiti niti iz ničega stvoriti ona može samo da prelazi iz jednog oblika u drugi- to je zakon očuvanja energije
Zakon održanja energije
Zakon očuvanja energije uključuje pojmove kinetičke energije potencijelne energije i rada Ti pojmovi lako razumljivi na jednostavnom primjeru na prirodan način proizlaze iz drugog Newtonovog zakona
Zakon o očuvanju energije kazuje da je za sistem ukupna energija sistema stalna
Prikazati ćemo taj zakon na dva primjera slobodan pad i jednostavno klatno
ZAKON ODRŽANJA MEHANIČKE ENERGIJE
+
E = Ek + Ep=const
Primjer Slobodan pad
U trenutku t = 0 pustimo tijelo da slobodno padaPotencijalna energija dok tijelo miruje iznosi
Kinetička energija tijela koje se kreće iznosi
Ukupna energija je Euk= U + K
U svakom položaju ukupna energija jednaka je E
Ako tijelo pada prema površini Zemlje sila teževrši rad jednak prirastu kinetičke energije tijela
ili na površini Zemlje (y = 0)
Kako je biće
Potencijalno polje sila
POLJE SILA-prostor u kojem u svakoj tački na tijelo djeluju druga tijela silama koje se mijenjaju od tačke do tačke po određenom zakonu Kada su te sile konzervativne polje se zove POTENCIJALNO
Polje centralnih sila u kojem je F=f(r) ndash u njemu pravac djelovanja neke sile prolazi kroz neki centar a iznos sile zavisi samo od rastojanja od tog centra
Gravitaciono i polje el sila je centralno
Rad sila u gravitacionom polju
Gravitaciono polje je centralno polje
Sila je
0221 r
r
mmF
Rad sila u gravitacionom polju
drr
mmsdr
r
mmsdFdW
221
0221
drds
drdsdssdr 1cos10
Potencijalna energija tijela mase m2
)11
()1
(12
21212
1 rrmm
rmmW r
r
r
mmE p
21
221
12112
11)()(
rmm
rmmWEE pp
Razmotrimo 3 slučaja
Tri slučaja za E=Ek+Ep
Izbacivanje satelita sa Zemlje
hR
MmmvE
Z 2
02
1
Jednačina konusnih presjeka daje zae lt 1 elipsu e = 1 parabolu e gt 1 hiperbolu i za e = 0 kružnicu (e-linearni ekscentricitet)
Kada dostigne visinu h satelit dobiva početnu brzinu v0
Za E negativno satelit će se kretati poelipsi u čijem jednom fokusu je ZemljaTada satelit pada na Zemlju Šta je prvakosmička brzina
Za E=0 putanja je parabola
Za E pozitivno putanja je hiperbolaEkveća od Ep
Parabolična putanja
Da bi vrijedilo e=1 treba biti E=0 Dakle ako se tijelo kreće u gravitacijskom polju po paraboli njegova ukupna energija jednaka je nuli Prema tome u svakoj tački putanje njegova je kinetička energija jednaka potencijalnoj na temelju čega možemo dobiti izraz za brzinu pri paraboličnom kretanju
r = RZ+h
(II kosmička brzina)
Hiperbola
Za slučaj hiperbole kada je e gt 1 treba biti E gt 0 Kinetička je energija veća od potencijalne Tijelo napušta gravitacijsko polje oslobađa se Zemljine teže
Rad elektrostatske sile
Rad koji vrši elektrostatska sila
)11
(12
21221
2
1rr
qqkdrr
qqkW
r
r
r
qqkE p
21
Potencijalna energija elastično deformisane opruge
Elastičnu potencijalnu energiju ima tijelo na kome je izvršen rad protiv neke elastične sile
Za utvrđivanje te veze potrebno je da izračunamo elementarni rad ΔW koji sila polja pri malom pomjeranju tijela Δs vrši duž proizvoljno izabranog pravca u prostoru Taj rad je jednak
ΔW = FsΔs i važi ΔW=- ΔEp
gdje je Fs projekcija sile F na pravac s
Veza između potencijalne energije i sile
Veza između potencijalne energije i sile
Za potencijalno polje vrijedi da je sila jednaka gradijentu potencijalne energije sa suprotnim znakom
F = - grad Ep
tj )( k
z
Ej
y
Ei
x
EF ppp
a a agrad a i j k
x y z
Zakon održanja impulsa
Proizvod mase čestice i brzine naziva se impuls ili količina kretanja čestice
vmp
Fdt
vmd
dt
pd
Ovo je naopćenitiji slučaj II Newtonovog zakona i zove se zakon promjene
impulsaUkupna količina kretanja zatvorenog
sistema je konstantna bez obzira kakvi se procesi i međujelovanje
događali u sistemuzakon održanja impulsa
constvmpi
iiukupni
Zakon održanja količine kretanja iliimpulsa
Ukupna količina kretanja u zatvorenom izoliranom sistemu je konstantna bez obzira kakvi se procesi odigravaju u sistemu
puk = konst
Iz II Newtonovog zakona
Fuk= dpukdt = 0 slijedi puk = konst
Primjena zakona očuvanja energije i impulsa
Sudari tijela
Elastičan sudar
Neelastičan sudar
Sudari tijela
Najčešća primjena zakona održanja impulsa je u izučavanju sudara tijela
Sudari tijela su pojave kod kojih su nepoznate ili priroda ili intenzitet sila koje djeluju u njima ili oboje
Sudari dvaju tijela može biti elastičan djelimično elastičan i neelastičan
Sudari tijela
Sudar je savršeno elastičan kada nema gubitka energije već je ukupna kinetička energija očuvana
Sudar je savršeno neelastičan kada se tijela nakon sudara deformišu spoje i zajedno nastave kretanje kao jedno tijelo Tu se jedan dio kinetičke energije izgubi i pretvori u druge oblike energije
Elastični i neelastični sudariSudar dvije čvrste loptice je približno elastičan
- Pri njemu vrijedi zakon održanja količine kretanja i zakon održanja energije
Swinging Balls
A popular demonstration of conservation of momentum and conservation of energy features several polished steel balls hung in a straight line in contact with each other If one is pulled back and allowed to strike the line one ball flies out the other end If two balls are sent in two come out and so forth
Swinging Balls
Centralni elastični sudari
Ovo je sudar pri kome brzine jedne i druge kuglice leže na istom pravcu koji prolazi središtem obje kugle
Ukupna količina kretanja prije i poslije sudara je ista
22112211 umumvmvm
Centralni elastični sudari
ukupna kinetička energija prije i poslije sudara je istavrijedi zakon održanja en
Centralni elastični sudari
Brzine kugli poslije sudara (dobiju se rješavanjem prethodnih dviju jednadžbi održanja impulsa i energije
21
112122
21
221211
2)(
2)(
mm
vmvmmu
mm
vmvmmu
Predana energija pri centralnom elastičnom sudaru(v2=0)
Predana energija imaće max vrijednost kada su iste mase m1 i m2 Tada je
ΔE = E1
1 1
2 2 331
21 11
1212
E E E
mv vE
E vmv
2
2 11 1
1 2
1 21
1 2
4
m mE E
m m
m mE E
m m
Posebni slučajevi elast sudara jednake mase čestica -izmijeniće brzine Ako druga
kugla miruje poslije sudara prva kugla se zaustavi dok druga odleti brzinom koju je imala prva kugla prije sudara
Savršeno elastična kugla mase m i brzine v udara u vrlo veliku kuglu ili savršeno elastičan zid Kugla se odbija jednakom brzinom kojom je i došla Zid pri tome dobiva impuls sile 2mv a ne dobiva nikakvu energiju jer kugla prilikom sudara ne mijenja energiju
Kada vrlo velika kugla udari kuglicu koja miruje brzina joj se vrlo malo promijeni dok lagana kuglica odleti brzinom koja je dva puta veća od brzine upadne kugle
Centralni neelastični sudari
Pri savršeno neelastičnom sudaru kugle se nakon sudara deformiraju slijepe i kreću zajedno brzinom u
Kinetička energija se smanjuje prilikom neelastičnog sudara
Razlika kinetičkih energija prije i poslije sudara predstavlja gubitak mehaničke energije
Snaga
snaga je brzina vršenja radaP = Wt
Jedinica za snagu je dobila poseban naziv a predstavlja rad od 1J u 1 sekundi tj VAT - W
[1W = 1J1s]- Snaga je skalarna veličina - dobiva se dijeljenjem rada kao skalarne veličine vremenom koje je takođe skalar
- Ako napišemo dA = F middot dL a pošto je dLdt= v onda možemo napisati da je snaga jednaka P = F middot v
Snaga ndash brzina iskorištavanja energije ili brzina
transformacije energijeU slučaju mehaničkog rada (kretanja tijela po nekom putu) razvija se snaga To je brzina iskorištavanja energije ili brzina transformacije energije
komponenta brzine u smjeru kretanja je vα Iz izraza za potencijalnu energiju snaga se računa kao
Snaga je funkcija vremena jer masa ima veću brzinu što tijelo pada duže
Zakon održanja energije
Zakon očuvanja energije uključuje pojmove kinetičke energije potencijelne energije i rada Ti pojmovi lako razumljivi na jednostavnom primjeru na prirodan način proizlaze iz drugog Newtonovog zakona
Zakon o očuvanju energije kazuje da je za sistem ukupna energija sistema stalna
Prikazati ćemo taj zakon na dva primjera slobodan pad i jednostavno klatno
ZAKON ODRŽANJA MEHANIČKE ENERGIJE
+
E = Ek + Ep=const
Primjer Slobodan pad
U trenutku t = 0 pustimo tijelo da slobodno padaPotencijalna energija dok tijelo miruje iznosi
Kinetička energija tijela koje se kreće iznosi
Ukupna energija je Euk= U + K
U svakom položaju ukupna energija jednaka je E
Ako tijelo pada prema površini Zemlje sila teževrši rad jednak prirastu kinetičke energije tijela
ili na površini Zemlje (y = 0)
Kako je biće
Potencijalno polje sila
POLJE SILA-prostor u kojem u svakoj tački na tijelo djeluju druga tijela silama koje se mijenjaju od tačke do tačke po određenom zakonu Kada su te sile konzervativne polje se zove POTENCIJALNO
Polje centralnih sila u kojem je F=f(r) ndash u njemu pravac djelovanja neke sile prolazi kroz neki centar a iznos sile zavisi samo od rastojanja od tog centra
Gravitaciono i polje el sila je centralno
Rad sila u gravitacionom polju
Gravitaciono polje je centralno polje
Sila je
0221 r
r
mmF
Rad sila u gravitacionom polju
drr
mmsdr
r
mmsdFdW
221
0221
drds
drdsdssdr 1cos10
Potencijalna energija tijela mase m2
)11
()1
(12
21212
1 rrmm
rmmW r
r
r
mmE p
21
221
12112
11)()(
rmm
rmmWEE pp
Razmotrimo 3 slučaja
Tri slučaja za E=Ek+Ep
Izbacivanje satelita sa Zemlje
hR
MmmvE
Z 2
02
1
Jednačina konusnih presjeka daje zae lt 1 elipsu e = 1 parabolu e gt 1 hiperbolu i za e = 0 kružnicu (e-linearni ekscentricitet)
Kada dostigne visinu h satelit dobiva početnu brzinu v0
Za E negativno satelit će se kretati poelipsi u čijem jednom fokusu je ZemljaTada satelit pada na Zemlju Šta je prvakosmička brzina
Za E=0 putanja je parabola
Za E pozitivno putanja je hiperbolaEkveća od Ep
Parabolična putanja
Da bi vrijedilo e=1 treba biti E=0 Dakle ako se tijelo kreće u gravitacijskom polju po paraboli njegova ukupna energija jednaka je nuli Prema tome u svakoj tački putanje njegova je kinetička energija jednaka potencijalnoj na temelju čega možemo dobiti izraz za brzinu pri paraboličnom kretanju
r = RZ+h
(II kosmička brzina)
Hiperbola
Za slučaj hiperbole kada je e gt 1 treba biti E gt 0 Kinetička je energija veća od potencijalne Tijelo napušta gravitacijsko polje oslobađa se Zemljine teže
Rad elektrostatske sile
Rad koji vrši elektrostatska sila
)11
(12
21221
2
1rr
qqkdrr
qqkW
r
r
r
qqkE p
21
Potencijalna energija elastično deformisane opruge
Elastičnu potencijalnu energiju ima tijelo na kome je izvršen rad protiv neke elastične sile
Za utvrđivanje te veze potrebno je da izračunamo elementarni rad ΔW koji sila polja pri malom pomjeranju tijela Δs vrši duž proizvoljno izabranog pravca u prostoru Taj rad je jednak
ΔW = FsΔs i važi ΔW=- ΔEp
gdje je Fs projekcija sile F na pravac s
Veza između potencijalne energije i sile
Veza između potencijalne energije i sile
Za potencijalno polje vrijedi da je sila jednaka gradijentu potencijalne energije sa suprotnim znakom
F = - grad Ep
tj )( k
z
Ej
y
Ei
x
EF ppp
a a agrad a i j k
x y z
Zakon održanja impulsa
Proizvod mase čestice i brzine naziva se impuls ili količina kretanja čestice
vmp
Fdt
vmd
dt
pd
Ovo je naopćenitiji slučaj II Newtonovog zakona i zove se zakon promjene
impulsaUkupna količina kretanja zatvorenog
sistema je konstantna bez obzira kakvi se procesi i međujelovanje
događali u sistemuzakon održanja impulsa
constvmpi
iiukupni
Zakon održanja količine kretanja iliimpulsa
Ukupna količina kretanja u zatvorenom izoliranom sistemu je konstantna bez obzira kakvi se procesi odigravaju u sistemu
puk = konst
Iz II Newtonovog zakona
Fuk= dpukdt = 0 slijedi puk = konst
Primjena zakona očuvanja energije i impulsa
Sudari tijela
Elastičan sudar
Neelastičan sudar
Sudari tijela
Najčešća primjena zakona održanja impulsa je u izučavanju sudara tijela
Sudari tijela su pojave kod kojih su nepoznate ili priroda ili intenzitet sila koje djeluju u njima ili oboje
Sudari dvaju tijela može biti elastičan djelimično elastičan i neelastičan
Sudari tijela
Sudar je savršeno elastičan kada nema gubitka energije već je ukupna kinetička energija očuvana
Sudar je savršeno neelastičan kada se tijela nakon sudara deformišu spoje i zajedno nastave kretanje kao jedno tijelo Tu se jedan dio kinetičke energije izgubi i pretvori u druge oblike energije
Elastični i neelastični sudariSudar dvije čvrste loptice je približno elastičan
- Pri njemu vrijedi zakon održanja količine kretanja i zakon održanja energije
Swinging Balls
A popular demonstration of conservation of momentum and conservation of energy features several polished steel balls hung in a straight line in contact with each other If one is pulled back and allowed to strike the line one ball flies out the other end If two balls are sent in two come out and so forth
Swinging Balls
Centralni elastični sudari
Ovo je sudar pri kome brzine jedne i druge kuglice leže na istom pravcu koji prolazi središtem obje kugle
Ukupna količina kretanja prije i poslije sudara je ista
22112211 umumvmvm
Centralni elastični sudari
ukupna kinetička energija prije i poslije sudara je istavrijedi zakon održanja en
Centralni elastični sudari
Brzine kugli poslije sudara (dobiju se rješavanjem prethodnih dviju jednadžbi održanja impulsa i energije
21
112122
21
221211
2)(
2)(
mm
vmvmmu
mm
vmvmmu
Predana energija pri centralnom elastičnom sudaru(v2=0)
Predana energija imaće max vrijednost kada su iste mase m1 i m2 Tada je
ΔE = E1
1 1
2 2 331
21 11
1212
E E E
mv vE
E vmv
2
2 11 1
1 2
1 21
1 2
4
m mE E
m m
m mE E
m m
Posebni slučajevi elast sudara jednake mase čestica -izmijeniće brzine Ako druga
kugla miruje poslije sudara prva kugla se zaustavi dok druga odleti brzinom koju je imala prva kugla prije sudara
Savršeno elastična kugla mase m i brzine v udara u vrlo veliku kuglu ili savršeno elastičan zid Kugla se odbija jednakom brzinom kojom je i došla Zid pri tome dobiva impuls sile 2mv a ne dobiva nikakvu energiju jer kugla prilikom sudara ne mijenja energiju
Kada vrlo velika kugla udari kuglicu koja miruje brzina joj se vrlo malo promijeni dok lagana kuglica odleti brzinom koja je dva puta veća od brzine upadne kugle
Centralni neelastični sudari
Pri savršeno neelastičnom sudaru kugle se nakon sudara deformiraju slijepe i kreću zajedno brzinom u
Kinetička energija se smanjuje prilikom neelastičnog sudara
Razlika kinetičkih energija prije i poslije sudara predstavlja gubitak mehaničke energije
Snaga
snaga je brzina vršenja radaP = Wt
Jedinica za snagu je dobila poseban naziv a predstavlja rad od 1J u 1 sekundi tj VAT - W
[1W = 1J1s]- Snaga je skalarna veličina - dobiva se dijeljenjem rada kao skalarne veličine vremenom koje je takođe skalar
- Ako napišemo dA = F middot dL a pošto je dLdt= v onda možemo napisati da je snaga jednaka P = F middot v
Snaga ndash brzina iskorištavanja energije ili brzina
transformacije energijeU slučaju mehaničkog rada (kretanja tijela po nekom putu) razvija se snaga To je brzina iskorištavanja energije ili brzina transformacije energije
komponenta brzine u smjeru kretanja je vα Iz izraza za potencijalnu energiju snaga se računa kao
Snaga je funkcija vremena jer masa ima veću brzinu što tijelo pada duže
ZAKON ODRŽANJA MEHANIČKE ENERGIJE
+
E = Ek + Ep=const
Primjer Slobodan pad
U trenutku t = 0 pustimo tijelo da slobodno padaPotencijalna energija dok tijelo miruje iznosi
Kinetička energija tijela koje se kreće iznosi
Ukupna energija je Euk= U + K
U svakom položaju ukupna energija jednaka je E
Ako tijelo pada prema površini Zemlje sila teževrši rad jednak prirastu kinetičke energije tijela
ili na površini Zemlje (y = 0)
Kako je biće
Potencijalno polje sila
POLJE SILA-prostor u kojem u svakoj tački na tijelo djeluju druga tijela silama koje se mijenjaju od tačke do tačke po određenom zakonu Kada su te sile konzervativne polje se zove POTENCIJALNO
Polje centralnih sila u kojem je F=f(r) ndash u njemu pravac djelovanja neke sile prolazi kroz neki centar a iznos sile zavisi samo od rastojanja od tog centra
Gravitaciono i polje el sila je centralno
Rad sila u gravitacionom polju
Gravitaciono polje je centralno polje
Sila je
0221 r
r
mmF
Rad sila u gravitacionom polju
drr
mmsdr
r
mmsdFdW
221
0221
drds
drdsdssdr 1cos10
Potencijalna energija tijela mase m2
)11
()1
(12
21212
1 rrmm
rmmW r
r
r
mmE p
21
221
12112
11)()(
rmm
rmmWEE pp
Razmotrimo 3 slučaja
Tri slučaja za E=Ek+Ep
Izbacivanje satelita sa Zemlje
hR
MmmvE
Z 2
02
1
Jednačina konusnih presjeka daje zae lt 1 elipsu e = 1 parabolu e gt 1 hiperbolu i za e = 0 kružnicu (e-linearni ekscentricitet)
Kada dostigne visinu h satelit dobiva početnu brzinu v0
Za E negativno satelit će se kretati poelipsi u čijem jednom fokusu je ZemljaTada satelit pada na Zemlju Šta je prvakosmička brzina
Za E=0 putanja je parabola
Za E pozitivno putanja je hiperbolaEkveća od Ep
Parabolična putanja
Da bi vrijedilo e=1 treba biti E=0 Dakle ako se tijelo kreće u gravitacijskom polju po paraboli njegova ukupna energija jednaka je nuli Prema tome u svakoj tački putanje njegova je kinetička energija jednaka potencijalnoj na temelju čega možemo dobiti izraz za brzinu pri paraboličnom kretanju
r = RZ+h
(II kosmička brzina)
Hiperbola
Za slučaj hiperbole kada je e gt 1 treba biti E gt 0 Kinetička je energija veća od potencijalne Tijelo napušta gravitacijsko polje oslobađa se Zemljine teže
Rad elektrostatske sile
Rad koji vrši elektrostatska sila
)11
(12
21221
2
1rr
qqkdrr
qqkW
r
r
r
qqkE p
21
Potencijalna energija elastično deformisane opruge
Elastičnu potencijalnu energiju ima tijelo na kome je izvršen rad protiv neke elastične sile
Za utvrđivanje te veze potrebno je da izračunamo elementarni rad ΔW koji sila polja pri malom pomjeranju tijela Δs vrši duž proizvoljno izabranog pravca u prostoru Taj rad je jednak
ΔW = FsΔs i važi ΔW=- ΔEp
gdje je Fs projekcija sile F na pravac s
Veza između potencijalne energije i sile
Veza između potencijalne energije i sile
Za potencijalno polje vrijedi da je sila jednaka gradijentu potencijalne energije sa suprotnim znakom
F = - grad Ep
tj )( k
z
Ej
y
Ei
x
EF ppp
a a agrad a i j k
x y z
Zakon održanja impulsa
Proizvod mase čestice i brzine naziva se impuls ili količina kretanja čestice
vmp
Fdt
vmd
dt
pd
Ovo je naopćenitiji slučaj II Newtonovog zakona i zove se zakon promjene
impulsaUkupna količina kretanja zatvorenog
sistema je konstantna bez obzira kakvi se procesi i međujelovanje
događali u sistemuzakon održanja impulsa
constvmpi
iiukupni
Zakon održanja količine kretanja iliimpulsa
Ukupna količina kretanja u zatvorenom izoliranom sistemu je konstantna bez obzira kakvi se procesi odigravaju u sistemu
puk = konst
Iz II Newtonovog zakona
Fuk= dpukdt = 0 slijedi puk = konst
Primjena zakona očuvanja energije i impulsa
Sudari tijela
Elastičan sudar
Neelastičan sudar
Sudari tijela
Najčešća primjena zakona održanja impulsa je u izučavanju sudara tijela
Sudari tijela su pojave kod kojih su nepoznate ili priroda ili intenzitet sila koje djeluju u njima ili oboje
Sudari dvaju tijela može biti elastičan djelimično elastičan i neelastičan
Sudari tijela
Sudar je savršeno elastičan kada nema gubitka energije već je ukupna kinetička energija očuvana
Sudar je savršeno neelastičan kada se tijela nakon sudara deformišu spoje i zajedno nastave kretanje kao jedno tijelo Tu se jedan dio kinetičke energije izgubi i pretvori u druge oblike energije
Elastični i neelastični sudariSudar dvije čvrste loptice je približno elastičan
- Pri njemu vrijedi zakon održanja količine kretanja i zakon održanja energije
Swinging Balls
A popular demonstration of conservation of momentum and conservation of energy features several polished steel balls hung in a straight line in contact with each other If one is pulled back and allowed to strike the line one ball flies out the other end If two balls are sent in two come out and so forth
Swinging Balls
Centralni elastični sudari
Ovo je sudar pri kome brzine jedne i druge kuglice leže na istom pravcu koji prolazi središtem obje kugle
Ukupna količina kretanja prije i poslije sudara je ista
22112211 umumvmvm
Centralni elastični sudari
ukupna kinetička energija prije i poslije sudara je istavrijedi zakon održanja en
Centralni elastični sudari
Brzine kugli poslije sudara (dobiju se rješavanjem prethodnih dviju jednadžbi održanja impulsa i energije
21
112122
21
221211
2)(
2)(
mm
vmvmmu
mm
vmvmmu
Predana energija pri centralnom elastičnom sudaru(v2=0)
Predana energija imaće max vrijednost kada su iste mase m1 i m2 Tada je
ΔE = E1
1 1
2 2 331
21 11
1212
E E E
mv vE
E vmv
2
2 11 1
1 2
1 21
1 2
4
m mE E
m m
m mE E
m m
Posebni slučajevi elast sudara jednake mase čestica -izmijeniće brzine Ako druga
kugla miruje poslije sudara prva kugla se zaustavi dok druga odleti brzinom koju je imala prva kugla prije sudara
Savršeno elastična kugla mase m i brzine v udara u vrlo veliku kuglu ili savršeno elastičan zid Kugla se odbija jednakom brzinom kojom je i došla Zid pri tome dobiva impuls sile 2mv a ne dobiva nikakvu energiju jer kugla prilikom sudara ne mijenja energiju
Kada vrlo velika kugla udari kuglicu koja miruje brzina joj se vrlo malo promijeni dok lagana kuglica odleti brzinom koja je dva puta veća od brzine upadne kugle
Centralni neelastični sudari
Pri savršeno neelastičnom sudaru kugle se nakon sudara deformiraju slijepe i kreću zajedno brzinom u
Kinetička energija se smanjuje prilikom neelastičnog sudara
Razlika kinetičkih energija prije i poslije sudara predstavlja gubitak mehaničke energije
Snaga
snaga je brzina vršenja radaP = Wt
Jedinica za snagu je dobila poseban naziv a predstavlja rad od 1J u 1 sekundi tj VAT - W
[1W = 1J1s]- Snaga je skalarna veličina - dobiva se dijeljenjem rada kao skalarne veličine vremenom koje je takođe skalar
- Ako napišemo dA = F middot dL a pošto je dLdt= v onda možemo napisati da je snaga jednaka P = F middot v
Snaga ndash brzina iskorištavanja energije ili brzina
transformacije energijeU slučaju mehaničkog rada (kretanja tijela po nekom putu) razvija se snaga To je brzina iskorištavanja energije ili brzina transformacije energije
komponenta brzine u smjeru kretanja je vα Iz izraza za potencijalnu energiju snaga se računa kao
Snaga je funkcija vremena jer masa ima veću brzinu što tijelo pada duže
Primjer Slobodan pad
U trenutku t = 0 pustimo tijelo da slobodno padaPotencijalna energija dok tijelo miruje iznosi
Kinetička energija tijela koje se kreće iznosi
Ukupna energija je Euk= U + K
U svakom položaju ukupna energija jednaka je E
Ako tijelo pada prema površini Zemlje sila teževrši rad jednak prirastu kinetičke energije tijela
ili na površini Zemlje (y = 0)
Kako je biće
Potencijalno polje sila
POLJE SILA-prostor u kojem u svakoj tački na tijelo djeluju druga tijela silama koje se mijenjaju od tačke do tačke po određenom zakonu Kada su te sile konzervativne polje se zove POTENCIJALNO
Polje centralnih sila u kojem je F=f(r) ndash u njemu pravac djelovanja neke sile prolazi kroz neki centar a iznos sile zavisi samo od rastojanja od tog centra
Gravitaciono i polje el sila je centralno
Rad sila u gravitacionom polju
Gravitaciono polje je centralno polje
Sila je
0221 r
r
mmF
Rad sila u gravitacionom polju
drr
mmsdr
r
mmsdFdW
221
0221
drds
drdsdssdr 1cos10
Potencijalna energija tijela mase m2
)11
()1
(12
21212
1 rrmm
rmmW r
r
r
mmE p
21
221
12112
11)()(
rmm
rmmWEE pp
Razmotrimo 3 slučaja
Tri slučaja za E=Ek+Ep
Izbacivanje satelita sa Zemlje
hR
MmmvE
Z 2
02
1
Jednačina konusnih presjeka daje zae lt 1 elipsu e = 1 parabolu e gt 1 hiperbolu i za e = 0 kružnicu (e-linearni ekscentricitet)
Kada dostigne visinu h satelit dobiva početnu brzinu v0
Za E negativno satelit će se kretati poelipsi u čijem jednom fokusu je ZemljaTada satelit pada na Zemlju Šta je prvakosmička brzina
Za E=0 putanja je parabola
Za E pozitivno putanja je hiperbolaEkveća od Ep
Parabolična putanja
Da bi vrijedilo e=1 treba biti E=0 Dakle ako se tijelo kreće u gravitacijskom polju po paraboli njegova ukupna energija jednaka je nuli Prema tome u svakoj tački putanje njegova je kinetička energija jednaka potencijalnoj na temelju čega možemo dobiti izraz za brzinu pri paraboličnom kretanju
r = RZ+h
(II kosmička brzina)
Hiperbola
Za slučaj hiperbole kada je e gt 1 treba biti E gt 0 Kinetička je energija veća od potencijalne Tijelo napušta gravitacijsko polje oslobađa se Zemljine teže
Rad elektrostatske sile
Rad koji vrši elektrostatska sila
)11
(12
21221
2
1rr
qqkdrr
qqkW
r
r
r
qqkE p
21
Potencijalna energija elastično deformisane opruge
Elastičnu potencijalnu energiju ima tijelo na kome je izvršen rad protiv neke elastične sile
Za utvrđivanje te veze potrebno je da izračunamo elementarni rad ΔW koji sila polja pri malom pomjeranju tijela Δs vrši duž proizvoljno izabranog pravca u prostoru Taj rad je jednak
ΔW = FsΔs i važi ΔW=- ΔEp
gdje je Fs projekcija sile F na pravac s
Veza između potencijalne energije i sile
Veza između potencijalne energije i sile
Za potencijalno polje vrijedi da je sila jednaka gradijentu potencijalne energije sa suprotnim znakom
F = - grad Ep
tj )( k
z
Ej
y
Ei
x
EF ppp
a a agrad a i j k
x y z
Zakon održanja impulsa
Proizvod mase čestice i brzine naziva se impuls ili količina kretanja čestice
vmp
Fdt
vmd
dt
pd
Ovo je naopćenitiji slučaj II Newtonovog zakona i zove se zakon promjene
impulsaUkupna količina kretanja zatvorenog
sistema je konstantna bez obzira kakvi se procesi i međujelovanje
događali u sistemuzakon održanja impulsa
constvmpi
iiukupni
Zakon održanja količine kretanja iliimpulsa
Ukupna količina kretanja u zatvorenom izoliranom sistemu je konstantna bez obzira kakvi se procesi odigravaju u sistemu
puk = konst
Iz II Newtonovog zakona
Fuk= dpukdt = 0 slijedi puk = konst
Primjena zakona očuvanja energije i impulsa
Sudari tijela
Elastičan sudar
Neelastičan sudar
Sudari tijela
Najčešća primjena zakona održanja impulsa je u izučavanju sudara tijela
Sudari tijela su pojave kod kojih su nepoznate ili priroda ili intenzitet sila koje djeluju u njima ili oboje
Sudari dvaju tijela može biti elastičan djelimično elastičan i neelastičan
Sudari tijela
Sudar je savršeno elastičan kada nema gubitka energije već je ukupna kinetička energija očuvana
Sudar je savršeno neelastičan kada se tijela nakon sudara deformišu spoje i zajedno nastave kretanje kao jedno tijelo Tu se jedan dio kinetičke energije izgubi i pretvori u druge oblike energije
Elastični i neelastični sudariSudar dvije čvrste loptice je približno elastičan
- Pri njemu vrijedi zakon održanja količine kretanja i zakon održanja energije
Swinging Balls
A popular demonstration of conservation of momentum and conservation of energy features several polished steel balls hung in a straight line in contact with each other If one is pulled back and allowed to strike the line one ball flies out the other end If two balls are sent in two come out and so forth
Swinging Balls
Centralni elastični sudari
Ovo je sudar pri kome brzine jedne i druge kuglice leže na istom pravcu koji prolazi središtem obje kugle
Ukupna količina kretanja prije i poslije sudara je ista
22112211 umumvmvm
Centralni elastični sudari
ukupna kinetička energija prije i poslije sudara je istavrijedi zakon održanja en
Centralni elastični sudari
Brzine kugli poslije sudara (dobiju se rješavanjem prethodnih dviju jednadžbi održanja impulsa i energije
21
112122
21
221211
2)(
2)(
mm
vmvmmu
mm
vmvmmu
Predana energija pri centralnom elastičnom sudaru(v2=0)
Predana energija imaće max vrijednost kada su iste mase m1 i m2 Tada je
ΔE = E1
1 1
2 2 331
21 11
1212
E E E
mv vE
E vmv
2
2 11 1
1 2
1 21
1 2
4
m mE E
m m
m mE E
m m
Posebni slučajevi elast sudara jednake mase čestica -izmijeniće brzine Ako druga
kugla miruje poslije sudara prva kugla se zaustavi dok druga odleti brzinom koju je imala prva kugla prije sudara
Savršeno elastična kugla mase m i brzine v udara u vrlo veliku kuglu ili savršeno elastičan zid Kugla se odbija jednakom brzinom kojom je i došla Zid pri tome dobiva impuls sile 2mv a ne dobiva nikakvu energiju jer kugla prilikom sudara ne mijenja energiju
Kada vrlo velika kugla udari kuglicu koja miruje brzina joj se vrlo malo promijeni dok lagana kuglica odleti brzinom koja je dva puta veća od brzine upadne kugle
Centralni neelastični sudari
Pri savršeno neelastičnom sudaru kugle se nakon sudara deformiraju slijepe i kreću zajedno brzinom u
Kinetička energija se smanjuje prilikom neelastičnog sudara
Razlika kinetičkih energija prije i poslije sudara predstavlja gubitak mehaničke energije
Snaga
snaga je brzina vršenja radaP = Wt
Jedinica za snagu je dobila poseban naziv a predstavlja rad od 1J u 1 sekundi tj VAT - W
[1W = 1J1s]- Snaga je skalarna veličina - dobiva se dijeljenjem rada kao skalarne veličine vremenom koje je takođe skalar
- Ako napišemo dA = F middot dL a pošto je dLdt= v onda možemo napisati da je snaga jednaka P = F middot v
Snaga ndash brzina iskorištavanja energije ili brzina
transformacije energijeU slučaju mehaničkog rada (kretanja tijela po nekom putu) razvija se snaga To je brzina iskorištavanja energije ili brzina transformacije energije
komponenta brzine u smjeru kretanja je vα Iz izraza za potencijalnu energiju snaga se računa kao
Snaga je funkcija vremena jer masa ima veću brzinu što tijelo pada duže
U svakom položaju ukupna energija jednaka je E
Ako tijelo pada prema površini Zemlje sila teževrši rad jednak prirastu kinetičke energije tijela
ili na površini Zemlje (y = 0)
Kako je biće
Potencijalno polje sila
POLJE SILA-prostor u kojem u svakoj tački na tijelo djeluju druga tijela silama koje se mijenjaju od tačke do tačke po određenom zakonu Kada su te sile konzervativne polje se zove POTENCIJALNO
Polje centralnih sila u kojem je F=f(r) ndash u njemu pravac djelovanja neke sile prolazi kroz neki centar a iznos sile zavisi samo od rastojanja od tog centra
Gravitaciono i polje el sila je centralno
Rad sila u gravitacionom polju
Gravitaciono polje je centralno polje
Sila je
0221 r
r
mmF
Rad sila u gravitacionom polju
drr
mmsdr
r
mmsdFdW
221
0221
drds
drdsdssdr 1cos10
Potencijalna energija tijela mase m2
)11
()1
(12
21212
1 rrmm
rmmW r
r
r
mmE p
21
221
12112
11)()(
rmm
rmmWEE pp
Razmotrimo 3 slučaja
Tri slučaja za E=Ek+Ep
Izbacivanje satelita sa Zemlje
hR
MmmvE
Z 2
02
1
Jednačina konusnih presjeka daje zae lt 1 elipsu e = 1 parabolu e gt 1 hiperbolu i za e = 0 kružnicu (e-linearni ekscentricitet)
Kada dostigne visinu h satelit dobiva početnu brzinu v0
Za E negativno satelit će se kretati poelipsi u čijem jednom fokusu je ZemljaTada satelit pada na Zemlju Šta je prvakosmička brzina
Za E=0 putanja je parabola
Za E pozitivno putanja je hiperbolaEkveća od Ep
Parabolična putanja
Da bi vrijedilo e=1 treba biti E=0 Dakle ako se tijelo kreće u gravitacijskom polju po paraboli njegova ukupna energija jednaka je nuli Prema tome u svakoj tački putanje njegova je kinetička energija jednaka potencijalnoj na temelju čega možemo dobiti izraz za brzinu pri paraboličnom kretanju
r = RZ+h
(II kosmička brzina)
Hiperbola
Za slučaj hiperbole kada je e gt 1 treba biti E gt 0 Kinetička je energija veća od potencijalne Tijelo napušta gravitacijsko polje oslobađa se Zemljine teže
Rad elektrostatske sile
Rad koji vrši elektrostatska sila
)11
(12
21221
2
1rr
qqkdrr
qqkW
r
r
r
qqkE p
21
Potencijalna energija elastično deformisane opruge
Elastičnu potencijalnu energiju ima tijelo na kome je izvršen rad protiv neke elastične sile
Za utvrđivanje te veze potrebno je da izračunamo elementarni rad ΔW koji sila polja pri malom pomjeranju tijela Δs vrši duž proizvoljno izabranog pravca u prostoru Taj rad je jednak
ΔW = FsΔs i važi ΔW=- ΔEp
gdje je Fs projekcija sile F na pravac s
Veza između potencijalne energije i sile
Veza između potencijalne energije i sile
Za potencijalno polje vrijedi da je sila jednaka gradijentu potencijalne energije sa suprotnim znakom
F = - grad Ep
tj )( k
z
Ej
y
Ei
x
EF ppp
a a agrad a i j k
x y z
Zakon održanja impulsa
Proizvod mase čestice i brzine naziva se impuls ili količina kretanja čestice
vmp
Fdt
vmd
dt
pd
Ovo je naopćenitiji slučaj II Newtonovog zakona i zove se zakon promjene
impulsaUkupna količina kretanja zatvorenog
sistema je konstantna bez obzira kakvi se procesi i međujelovanje
događali u sistemuzakon održanja impulsa
constvmpi
iiukupni
Zakon održanja količine kretanja iliimpulsa
Ukupna količina kretanja u zatvorenom izoliranom sistemu je konstantna bez obzira kakvi se procesi odigravaju u sistemu
puk = konst
Iz II Newtonovog zakona
Fuk= dpukdt = 0 slijedi puk = konst
Primjena zakona očuvanja energije i impulsa
Sudari tijela
Elastičan sudar
Neelastičan sudar
Sudari tijela
Najčešća primjena zakona održanja impulsa je u izučavanju sudara tijela
Sudari tijela su pojave kod kojih su nepoznate ili priroda ili intenzitet sila koje djeluju u njima ili oboje
Sudari dvaju tijela može biti elastičan djelimično elastičan i neelastičan
Sudari tijela
Sudar je savršeno elastičan kada nema gubitka energije već je ukupna kinetička energija očuvana
Sudar je savršeno neelastičan kada se tijela nakon sudara deformišu spoje i zajedno nastave kretanje kao jedno tijelo Tu se jedan dio kinetičke energije izgubi i pretvori u druge oblike energije
Elastični i neelastični sudariSudar dvije čvrste loptice je približno elastičan
- Pri njemu vrijedi zakon održanja količine kretanja i zakon održanja energije
Swinging Balls
A popular demonstration of conservation of momentum and conservation of energy features several polished steel balls hung in a straight line in contact with each other If one is pulled back and allowed to strike the line one ball flies out the other end If two balls are sent in two come out and so forth
Swinging Balls
Centralni elastični sudari
Ovo je sudar pri kome brzine jedne i druge kuglice leže na istom pravcu koji prolazi središtem obje kugle
Ukupna količina kretanja prije i poslije sudara je ista
22112211 umumvmvm
Centralni elastični sudari
ukupna kinetička energija prije i poslije sudara je istavrijedi zakon održanja en
Centralni elastični sudari
Brzine kugli poslije sudara (dobiju se rješavanjem prethodnih dviju jednadžbi održanja impulsa i energije
21
112122
21
221211
2)(
2)(
mm
vmvmmu
mm
vmvmmu
Predana energija pri centralnom elastičnom sudaru(v2=0)
Predana energija imaće max vrijednost kada su iste mase m1 i m2 Tada je
ΔE = E1
1 1
2 2 331
21 11
1212
E E E
mv vE
E vmv
2
2 11 1
1 2
1 21
1 2
4
m mE E
m m
m mE E
m m
Posebni slučajevi elast sudara jednake mase čestica -izmijeniće brzine Ako druga
kugla miruje poslije sudara prva kugla se zaustavi dok druga odleti brzinom koju je imala prva kugla prije sudara
Savršeno elastična kugla mase m i brzine v udara u vrlo veliku kuglu ili savršeno elastičan zid Kugla se odbija jednakom brzinom kojom je i došla Zid pri tome dobiva impuls sile 2mv a ne dobiva nikakvu energiju jer kugla prilikom sudara ne mijenja energiju
Kada vrlo velika kugla udari kuglicu koja miruje brzina joj se vrlo malo promijeni dok lagana kuglica odleti brzinom koja je dva puta veća od brzine upadne kugle
Centralni neelastični sudari
Pri savršeno neelastičnom sudaru kugle se nakon sudara deformiraju slijepe i kreću zajedno brzinom u
Kinetička energija se smanjuje prilikom neelastičnog sudara
Razlika kinetičkih energija prije i poslije sudara predstavlja gubitak mehaničke energije
Snaga
snaga je brzina vršenja radaP = Wt
Jedinica za snagu je dobila poseban naziv a predstavlja rad od 1J u 1 sekundi tj VAT - W
[1W = 1J1s]- Snaga je skalarna veličina - dobiva se dijeljenjem rada kao skalarne veličine vremenom koje je takođe skalar
- Ako napišemo dA = F middot dL a pošto je dLdt= v onda možemo napisati da je snaga jednaka P = F middot v
Snaga ndash brzina iskorištavanja energije ili brzina
transformacije energijeU slučaju mehaničkog rada (kretanja tijela po nekom putu) razvija se snaga To je brzina iskorištavanja energije ili brzina transformacije energije
komponenta brzine u smjeru kretanja je vα Iz izraza za potencijalnu energiju snaga se računa kao
Snaga je funkcija vremena jer masa ima veću brzinu što tijelo pada duže
Potencijalno polje sila
POLJE SILA-prostor u kojem u svakoj tački na tijelo djeluju druga tijela silama koje se mijenjaju od tačke do tačke po određenom zakonu Kada su te sile konzervativne polje se zove POTENCIJALNO
Polje centralnih sila u kojem je F=f(r) ndash u njemu pravac djelovanja neke sile prolazi kroz neki centar a iznos sile zavisi samo od rastojanja od tog centra
Gravitaciono i polje el sila je centralno
Rad sila u gravitacionom polju
Gravitaciono polje je centralno polje
Sila je
0221 r
r
mmF
Rad sila u gravitacionom polju
drr
mmsdr
r
mmsdFdW
221
0221
drds
drdsdssdr 1cos10
Potencijalna energija tijela mase m2
)11
()1
(12
21212
1 rrmm
rmmW r
r
r
mmE p
21
221
12112
11)()(
rmm
rmmWEE pp
Razmotrimo 3 slučaja
Tri slučaja za E=Ek+Ep
Izbacivanje satelita sa Zemlje
hR
MmmvE
Z 2
02
1
Jednačina konusnih presjeka daje zae lt 1 elipsu e = 1 parabolu e gt 1 hiperbolu i za e = 0 kružnicu (e-linearni ekscentricitet)
Kada dostigne visinu h satelit dobiva početnu brzinu v0
Za E negativno satelit će se kretati poelipsi u čijem jednom fokusu je ZemljaTada satelit pada na Zemlju Šta je prvakosmička brzina
Za E=0 putanja je parabola
Za E pozitivno putanja je hiperbolaEkveća od Ep
Parabolična putanja
Da bi vrijedilo e=1 treba biti E=0 Dakle ako se tijelo kreće u gravitacijskom polju po paraboli njegova ukupna energija jednaka je nuli Prema tome u svakoj tački putanje njegova je kinetička energija jednaka potencijalnoj na temelju čega možemo dobiti izraz za brzinu pri paraboličnom kretanju
r = RZ+h
(II kosmička brzina)
Hiperbola
Za slučaj hiperbole kada je e gt 1 treba biti E gt 0 Kinetička je energija veća od potencijalne Tijelo napušta gravitacijsko polje oslobađa se Zemljine teže
Rad elektrostatske sile
Rad koji vrši elektrostatska sila
)11
(12
21221
2
1rr
qqkdrr
qqkW
r
r
r
qqkE p
21
Potencijalna energija elastično deformisane opruge
Elastičnu potencijalnu energiju ima tijelo na kome je izvršen rad protiv neke elastične sile
Za utvrđivanje te veze potrebno je da izračunamo elementarni rad ΔW koji sila polja pri malom pomjeranju tijela Δs vrši duž proizvoljno izabranog pravca u prostoru Taj rad je jednak
ΔW = FsΔs i važi ΔW=- ΔEp
gdje je Fs projekcija sile F na pravac s
Veza između potencijalne energije i sile
Veza između potencijalne energije i sile
Za potencijalno polje vrijedi da je sila jednaka gradijentu potencijalne energije sa suprotnim znakom
F = - grad Ep
tj )( k
z
Ej
y
Ei
x
EF ppp
a a agrad a i j k
x y z
Zakon održanja impulsa
Proizvod mase čestice i brzine naziva se impuls ili količina kretanja čestice
vmp
Fdt
vmd
dt
pd
Ovo je naopćenitiji slučaj II Newtonovog zakona i zove se zakon promjene
impulsaUkupna količina kretanja zatvorenog
sistema je konstantna bez obzira kakvi se procesi i međujelovanje
događali u sistemuzakon održanja impulsa
constvmpi
iiukupni
Zakon održanja količine kretanja iliimpulsa
Ukupna količina kretanja u zatvorenom izoliranom sistemu je konstantna bez obzira kakvi se procesi odigravaju u sistemu
puk = konst
Iz II Newtonovog zakona
Fuk= dpukdt = 0 slijedi puk = konst
Primjena zakona očuvanja energije i impulsa
Sudari tijela
Elastičan sudar
Neelastičan sudar
Sudari tijela
Najčešća primjena zakona održanja impulsa je u izučavanju sudara tijela
Sudari tijela su pojave kod kojih su nepoznate ili priroda ili intenzitet sila koje djeluju u njima ili oboje
Sudari dvaju tijela može biti elastičan djelimično elastičan i neelastičan
Sudari tijela
Sudar je savršeno elastičan kada nema gubitka energije već je ukupna kinetička energija očuvana
Sudar je savršeno neelastičan kada se tijela nakon sudara deformišu spoje i zajedno nastave kretanje kao jedno tijelo Tu se jedan dio kinetičke energije izgubi i pretvori u druge oblike energije
Elastični i neelastični sudariSudar dvije čvrste loptice je približno elastičan
- Pri njemu vrijedi zakon održanja količine kretanja i zakon održanja energije
Swinging Balls
A popular demonstration of conservation of momentum and conservation of energy features several polished steel balls hung in a straight line in contact with each other If one is pulled back and allowed to strike the line one ball flies out the other end If two balls are sent in two come out and so forth
Swinging Balls
Centralni elastični sudari
Ovo je sudar pri kome brzine jedne i druge kuglice leže na istom pravcu koji prolazi središtem obje kugle
Ukupna količina kretanja prije i poslije sudara je ista
22112211 umumvmvm
Centralni elastični sudari
ukupna kinetička energija prije i poslije sudara je istavrijedi zakon održanja en
Centralni elastični sudari
Brzine kugli poslije sudara (dobiju se rješavanjem prethodnih dviju jednadžbi održanja impulsa i energije
21
112122
21
221211
2)(
2)(
mm
vmvmmu
mm
vmvmmu
Predana energija pri centralnom elastičnom sudaru(v2=0)
Predana energija imaće max vrijednost kada su iste mase m1 i m2 Tada je
ΔE = E1
1 1
2 2 331
21 11
1212
E E E
mv vE
E vmv
2
2 11 1
1 2
1 21
1 2
4
m mE E
m m
m mE E
m m
Posebni slučajevi elast sudara jednake mase čestica -izmijeniće brzine Ako druga
kugla miruje poslije sudara prva kugla se zaustavi dok druga odleti brzinom koju je imala prva kugla prije sudara
Savršeno elastična kugla mase m i brzine v udara u vrlo veliku kuglu ili savršeno elastičan zid Kugla se odbija jednakom brzinom kojom je i došla Zid pri tome dobiva impuls sile 2mv a ne dobiva nikakvu energiju jer kugla prilikom sudara ne mijenja energiju
Kada vrlo velika kugla udari kuglicu koja miruje brzina joj se vrlo malo promijeni dok lagana kuglica odleti brzinom koja je dva puta veća od brzine upadne kugle
Centralni neelastični sudari
Pri savršeno neelastičnom sudaru kugle se nakon sudara deformiraju slijepe i kreću zajedno brzinom u
Kinetička energija se smanjuje prilikom neelastičnog sudara
Razlika kinetičkih energija prije i poslije sudara predstavlja gubitak mehaničke energije
Snaga
snaga je brzina vršenja radaP = Wt
Jedinica za snagu je dobila poseban naziv a predstavlja rad od 1J u 1 sekundi tj VAT - W
[1W = 1J1s]- Snaga je skalarna veličina - dobiva se dijeljenjem rada kao skalarne veličine vremenom koje je takođe skalar
- Ako napišemo dA = F middot dL a pošto je dLdt= v onda možemo napisati da je snaga jednaka P = F middot v
Snaga ndash brzina iskorištavanja energije ili brzina
transformacije energijeU slučaju mehaničkog rada (kretanja tijela po nekom putu) razvija se snaga To je brzina iskorištavanja energije ili brzina transformacije energije
komponenta brzine u smjeru kretanja je vα Iz izraza za potencijalnu energiju snaga se računa kao
Snaga je funkcija vremena jer masa ima veću brzinu što tijelo pada duže
Rad sila u gravitacionom polju
Gravitaciono polje je centralno polje
Sila je
0221 r
r
mmF
Rad sila u gravitacionom polju
drr
mmsdr
r
mmsdFdW
221
0221
drds
drdsdssdr 1cos10
Potencijalna energija tijela mase m2
)11
()1
(12
21212
1 rrmm
rmmW r
r
r
mmE p
21
221
12112
11)()(
rmm
rmmWEE pp
Razmotrimo 3 slučaja
Tri slučaja za E=Ek+Ep
Izbacivanje satelita sa Zemlje
hR
MmmvE
Z 2
02
1
Jednačina konusnih presjeka daje zae lt 1 elipsu e = 1 parabolu e gt 1 hiperbolu i za e = 0 kružnicu (e-linearni ekscentricitet)
Kada dostigne visinu h satelit dobiva početnu brzinu v0
Za E negativno satelit će se kretati poelipsi u čijem jednom fokusu je ZemljaTada satelit pada na Zemlju Šta je prvakosmička brzina
Za E=0 putanja je parabola
Za E pozitivno putanja je hiperbolaEkveća od Ep
Parabolična putanja
Da bi vrijedilo e=1 treba biti E=0 Dakle ako se tijelo kreće u gravitacijskom polju po paraboli njegova ukupna energija jednaka je nuli Prema tome u svakoj tački putanje njegova je kinetička energija jednaka potencijalnoj na temelju čega možemo dobiti izraz za brzinu pri paraboličnom kretanju
r = RZ+h
(II kosmička brzina)
Hiperbola
Za slučaj hiperbole kada je e gt 1 treba biti E gt 0 Kinetička je energija veća od potencijalne Tijelo napušta gravitacijsko polje oslobađa se Zemljine teže
Rad elektrostatske sile
Rad koji vrši elektrostatska sila
)11
(12
21221
2
1rr
qqkdrr
qqkW
r
r
r
qqkE p
21
Potencijalna energija elastično deformisane opruge
Elastičnu potencijalnu energiju ima tijelo na kome je izvršen rad protiv neke elastične sile
Za utvrđivanje te veze potrebno je da izračunamo elementarni rad ΔW koji sila polja pri malom pomjeranju tijela Δs vrši duž proizvoljno izabranog pravca u prostoru Taj rad je jednak
ΔW = FsΔs i važi ΔW=- ΔEp
gdje je Fs projekcija sile F na pravac s
Veza između potencijalne energije i sile
Veza između potencijalne energije i sile
Za potencijalno polje vrijedi da je sila jednaka gradijentu potencijalne energije sa suprotnim znakom
F = - grad Ep
tj )( k
z
Ej
y
Ei
x
EF ppp
a a agrad a i j k
x y z
Zakon održanja impulsa
Proizvod mase čestice i brzine naziva se impuls ili količina kretanja čestice
vmp
Fdt
vmd
dt
pd
Ovo je naopćenitiji slučaj II Newtonovog zakona i zove se zakon promjene
impulsaUkupna količina kretanja zatvorenog
sistema je konstantna bez obzira kakvi se procesi i međujelovanje
događali u sistemuzakon održanja impulsa
constvmpi
iiukupni
Zakon održanja količine kretanja iliimpulsa
Ukupna količina kretanja u zatvorenom izoliranom sistemu je konstantna bez obzira kakvi se procesi odigravaju u sistemu
puk = konst
Iz II Newtonovog zakona
Fuk= dpukdt = 0 slijedi puk = konst
Primjena zakona očuvanja energije i impulsa
Sudari tijela
Elastičan sudar
Neelastičan sudar
Sudari tijela
Najčešća primjena zakona održanja impulsa je u izučavanju sudara tijela
Sudari tijela su pojave kod kojih su nepoznate ili priroda ili intenzitet sila koje djeluju u njima ili oboje
Sudari dvaju tijela može biti elastičan djelimično elastičan i neelastičan
Sudari tijela
Sudar je savršeno elastičan kada nema gubitka energije već je ukupna kinetička energija očuvana
Sudar je savršeno neelastičan kada se tijela nakon sudara deformišu spoje i zajedno nastave kretanje kao jedno tijelo Tu se jedan dio kinetičke energije izgubi i pretvori u druge oblike energije
Elastični i neelastični sudariSudar dvije čvrste loptice je približno elastičan
- Pri njemu vrijedi zakon održanja količine kretanja i zakon održanja energije
Swinging Balls
A popular demonstration of conservation of momentum and conservation of energy features several polished steel balls hung in a straight line in contact with each other If one is pulled back and allowed to strike the line one ball flies out the other end If two balls are sent in two come out and so forth
Swinging Balls
Centralni elastični sudari
Ovo je sudar pri kome brzine jedne i druge kuglice leže na istom pravcu koji prolazi središtem obje kugle
Ukupna količina kretanja prije i poslije sudara je ista
22112211 umumvmvm
Centralni elastični sudari
ukupna kinetička energija prije i poslije sudara je istavrijedi zakon održanja en
Centralni elastični sudari
Brzine kugli poslije sudara (dobiju se rješavanjem prethodnih dviju jednadžbi održanja impulsa i energije
21
112122
21
221211
2)(
2)(
mm
vmvmmu
mm
vmvmmu
Predana energija pri centralnom elastičnom sudaru(v2=0)
Predana energija imaće max vrijednost kada su iste mase m1 i m2 Tada je
ΔE = E1
1 1
2 2 331
21 11
1212
E E E
mv vE
E vmv
2
2 11 1
1 2
1 21
1 2
4
m mE E
m m
m mE E
m m
Posebni slučajevi elast sudara jednake mase čestica -izmijeniće brzine Ako druga
kugla miruje poslije sudara prva kugla se zaustavi dok druga odleti brzinom koju je imala prva kugla prije sudara
Savršeno elastična kugla mase m i brzine v udara u vrlo veliku kuglu ili savršeno elastičan zid Kugla se odbija jednakom brzinom kojom je i došla Zid pri tome dobiva impuls sile 2mv a ne dobiva nikakvu energiju jer kugla prilikom sudara ne mijenja energiju
Kada vrlo velika kugla udari kuglicu koja miruje brzina joj se vrlo malo promijeni dok lagana kuglica odleti brzinom koja je dva puta veća od brzine upadne kugle
Centralni neelastični sudari
Pri savršeno neelastičnom sudaru kugle se nakon sudara deformiraju slijepe i kreću zajedno brzinom u
Kinetička energija se smanjuje prilikom neelastičnog sudara
Razlika kinetičkih energija prije i poslije sudara predstavlja gubitak mehaničke energije
Snaga
snaga je brzina vršenja radaP = Wt
Jedinica za snagu je dobila poseban naziv a predstavlja rad od 1J u 1 sekundi tj VAT - W
[1W = 1J1s]- Snaga je skalarna veličina - dobiva se dijeljenjem rada kao skalarne veličine vremenom koje je takođe skalar
- Ako napišemo dA = F middot dL a pošto je dLdt= v onda možemo napisati da je snaga jednaka P = F middot v
Snaga ndash brzina iskorištavanja energije ili brzina
transformacije energijeU slučaju mehaničkog rada (kretanja tijela po nekom putu) razvija se snaga To je brzina iskorištavanja energije ili brzina transformacije energije
komponenta brzine u smjeru kretanja je vα Iz izraza za potencijalnu energiju snaga se računa kao
Snaga je funkcija vremena jer masa ima veću brzinu što tijelo pada duže
Rad sila u gravitacionom polju
drr
mmsdr
r
mmsdFdW
221
0221
drds
drdsdssdr 1cos10
Potencijalna energija tijela mase m2
)11
()1
(12
21212
1 rrmm
rmmW r
r
r
mmE p
21
221
12112
11)()(
rmm
rmmWEE pp
Razmotrimo 3 slučaja
Tri slučaja za E=Ek+Ep
Izbacivanje satelita sa Zemlje
hR
MmmvE
Z 2
02
1
Jednačina konusnih presjeka daje zae lt 1 elipsu e = 1 parabolu e gt 1 hiperbolu i za e = 0 kružnicu (e-linearni ekscentricitet)
Kada dostigne visinu h satelit dobiva početnu brzinu v0
Za E negativno satelit će se kretati poelipsi u čijem jednom fokusu je ZemljaTada satelit pada na Zemlju Šta je prvakosmička brzina
Za E=0 putanja je parabola
Za E pozitivno putanja je hiperbolaEkveća od Ep
Parabolična putanja
Da bi vrijedilo e=1 treba biti E=0 Dakle ako se tijelo kreće u gravitacijskom polju po paraboli njegova ukupna energija jednaka je nuli Prema tome u svakoj tački putanje njegova je kinetička energija jednaka potencijalnoj na temelju čega možemo dobiti izraz za brzinu pri paraboličnom kretanju
r = RZ+h
(II kosmička brzina)
Hiperbola
Za slučaj hiperbole kada je e gt 1 treba biti E gt 0 Kinetička je energija veća od potencijalne Tijelo napušta gravitacijsko polje oslobađa se Zemljine teže
Rad elektrostatske sile
Rad koji vrši elektrostatska sila
)11
(12
21221
2
1rr
qqkdrr
qqkW
r
r
r
qqkE p
21
Potencijalna energija elastično deformisane opruge
Elastičnu potencijalnu energiju ima tijelo na kome je izvršen rad protiv neke elastične sile
Za utvrđivanje te veze potrebno je da izračunamo elementarni rad ΔW koji sila polja pri malom pomjeranju tijela Δs vrši duž proizvoljno izabranog pravca u prostoru Taj rad je jednak
ΔW = FsΔs i važi ΔW=- ΔEp
gdje je Fs projekcija sile F na pravac s
Veza između potencijalne energije i sile
Veza između potencijalne energije i sile
Za potencijalno polje vrijedi da je sila jednaka gradijentu potencijalne energije sa suprotnim znakom
F = - grad Ep
tj )( k
z
Ej
y
Ei
x
EF ppp
a a agrad a i j k
x y z
Zakon održanja impulsa
Proizvod mase čestice i brzine naziva se impuls ili količina kretanja čestice
vmp
Fdt
vmd
dt
pd
Ovo je naopćenitiji slučaj II Newtonovog zakona i zove se zakon promjene
impulsaUkupna količina kretanja zatvorenog
sistema je konstantna bez obzira kakvi se procesi i međujelovanje
događali u sistemuzakon održanja impulsa
constvmpi
iiukupni
Zakon održanja količine kretanja iliimpulsa
Ukupna količina kretanja u zatvorenom izoliranom sistemu je konstantna bez obzira kakvi se procesi odigravaju u sistemu
puk = konst
Iz II Newtonovog zakona
Fuk= dpukdt = 0 slijedi puk = konst
Primjena zakona očuvanja energije i impulsa
Sudari tijela
Elastičan sudar
Neelastičan sudar
Sudari tijela
Najčešća primjena zakona održanja impulsa je u izučavanju sudara tijela
Sudari tijela su pojave kod kojih su nepoznate ili priroda ili intenzitet sila koje djeluju u njima ili oboje
Sudari dvaju tijela može biti elastičan djelimično elastičan i neelastičan
Sudari tijela
Sudar je savršeno elastičan kada nema gubitka energije već je ukupna kinetička energija očuvana
Sudar je savršeno neelastičan kada se tijela nakon sudara deformišu spoje i zajedno nastave kretanje kao jedno tijelo Tu se jedan dio kinetičke energije izgubi i pretvori u druge oblike energije
Elastični i neelastični sudariSudar dvije čvrste loptice je približno elastičan
- Pri njemu vrijedi zakon održanja količine kretanja i zakon održanja energije
Swinging Balls
A popular demonstration of conservation of momentum and conservation of energy features several polished steel balls hung in a straight line in contact with each other If one is pulled back and allowed to strike the line one ball flies out the other end If two balls are sent in two come out and so forth
Swinging Balls
Centralni elastični sudari
Ovo je sudar pri kome brzine jedne i druge kuglice leže na istom pravcu koji prolazi središtem obje kugle
Ukupna količina kretanja prije i poslije sudara je ista
22112211 umumvmvm
Centralni elastični sudari
ukupna kinetička energija prije i poslije sudara je istavrijedi zakon održanja en
Centralni elastični sudari
Brzine kugli poslije sudara (dobiju se rješavanjem prethodnih dviju jednadžbi održanja impulsa i energije
21
112122
21
221211
2)(
2)(
mm
vmvmmu
mm
vmvmmu
Predana energija pri centralnom elastičnom sudaru(v2=0)
Predana energija imaće max vrijednost kada su iste mase m1 i m2 Tada je
ΔE = E1
1 1
2 2 331
21 11
1212
E E E
mv vE
E vmv
2
2 11 1
1 2
1 21
1 2
4
m mE E
m m
m mE E
m m
Posebni slučajevi elast sudara jednake mase čestica -izmijeniće brzine Ako druga
kugla miruje poslije sudara prva kugla se zaustavi dok druga odleti brzinom koju je imala prva kugla prije sudara
Savršeno elastična kugla mase m i brzine v udara u vrlo veliku kuglu ili savršeno elastičan zid Kugla se odbija jednakom brzinom kojom je i došla Zid pri tome dobiva impuls sile 2mv a ne dobiva nikakvu energiju jer kugla prilikom sudara ne mijenja energiju
Kada vrlo velika kugla udari kuglicu koja miruje brzina joj se vrlo malo promijeni dok lagana kuglica odleti brzinom koja je dva puta veća od brzine upadne kugle
Centralni neelastični sudari
Pri savršeno neelastičnom sudaru kugle se nakon sudara deformiraju slijepe i kreću zajedno brzinom u
Kinetička energija se smanjuje prilikom neelastičnog sudara
Razlika kinetičkih energija prije i poslije sudara predstavlja gubitak mehaničke energije
Snaga
snaga je brzina vršenja radaP = Wt
Jedinica za snagu je dobila poseban naziv a predstavlja rad od 1J u 1 sekundi tj VAT - W
[1W = 1J1s]- Snaga je skalarna veličina - dobiva se dijeljenjem rada kao skalarne veličine vremenom koje je takođe skalar
- Ako napišemo dA = F middot dL a pošto je dLdt= v onda možemo napisati da je snaga jednaka P = F middot v
Snaga ndash brzina iskorištavanja energije ili brzina
transformacije energijeU slučaju mehaničkog rada (kretanja tijela po nekom putu) razvija se snaga To je brzina iskorištavanja energije ili brzina transformacije energije
komponenta brzine u smjeru kretanja je vα Iz izraza za potencijalnu energiju snaga se računa kao
Snaga je funkcija vremena jer masa ima veću brzinu što tijelo pada duže
Potencijalna energija tijela mase m2
)11
()1
(12
21212
1 rrmm
rmmW r
r
r
mmE p
21
221
12112
11)()(
rmm
rmmWEE pp
Razmotrimo 3 slučaja
Tri slučaja za E=Ek+Ep
Izbacivanje satelita sa Zemlje
hR
MmmvE
Z 2
02
1
Jednačina konusnih presjeka daje zae lt 1 elipsu e = 1 parabolu e gt 1 hiperbolu i za e = 0 kružnicu (e-linearni ekscentricitet)
Kada dostigne visinu h satelit dobiva početnu brzinu v0
Za E negativno satelit će se kretati poelipsi u čijem jednom fokusu je ZemljaTada satelit pada na Zemlju Šta je prvakosmička brzina
Za E=0 putanja je parabola
Za E pozitivno putanja je hiperbolaEkveća od Ep
Parabolična putanja
Da bi vrijedilo e=1 treba biti E=0 Dakle ako se tijelo kreće u gravitacijskom polju po paraboli njegova ukupna energija jednaka je nuli Prema tome u svakoj tački putanje njegova je kinetička energija jednaka potencijalnoj na temelju čega možemo dobiti izraz za brzinu pri paraboličnom kretanju
r = RZ+h
(II kosmička brzina)
Hiperbola
Za slučaj hiperbole kada je e gt 1 treba biti E gt 0 Kinetička je energija veća od potencijalne Tijelo napušta gravitacijsko polje oslobađa se Zemljine teže
Rad elektrostatske sile
Rad koji vrši elektrostatska sila
)11
(12
21221
2
1rr
qqkdrr
qqkW
r
r
r
qqkE p
21
Potencijalna energija elastično deformisane opruge
Elastičnu potencijalnu energiju ima tijelo na kome je izvršen rad protiv neke elastične sile
Za utvrđivanje te veze potrebno je da izračunamo elementarni rad ΔW koji sila polja pri malom pomjeranju tijela Δs vrši duž proizvoljno izabranog pravca u prostoru Taj rad je jednak
ΔW = FsΔs i važi ΔW=- ΔEp
gdje je Fs projekcija sile F na pravac s
Veza između potencijalne energije i sile
Veza između potencijalne energije i sile
Za potencijalno polje vrijedi da je sila jednaka gradijentu potencijalne energije sa suprotnim znakom
F = - grad Ep
tj )( k
z
Ej
y
Ei
x
EF ppp
a a agrad a i j k
x y z
Zakon održanja impulsa
Proizvod mase čestice i brzine naziva se impuls ili količina kretanja čestice
vmp
Fdt
vmd
dt
pd
Ovo je naopćenitiji slučaj II Newtonovog zakona i zove se zakon promjene
impulsaUkupna količina kretanja zatvorenog
sistema je konstantna bez obzira kakvi se procesi i međujelovanje
događali u sistemuzakon održanja impulsa
constvmpi
iiukupni
Zakon održanja količine kretanja iliimpulsa
Ukupna količina kretanja u zatvorenom izoliranom sistemu je konstantna bez obzira kakvi se procesi odigravaju u sistemu
puk = konst
Iz II Newtonovog zakona
Fuk= dpukdt = 0 slijedi puk = konst
Primjena zakona očuvanja energije i impulsa
Sudari tijela
Elastičan sudar
Neelastičan sudar
Sudari tijela
Najčešća primjena zakona održanja impulsa je u izučavanju sudara tijela
Sudari tijela su pojave kod kojih su nepoznate ili priroda ili intenzitet sila koje djeluju u njima ili oboje
Sudari dvaju tijela može biti elastičan djelimično elastičan i neelastičan
Sudari tijela
Sudar je savršeno elastičan kada nema gubitka energije već je ukupna kinetička energija očuvana
Sudar je savršeno neelastičan kada se tijela nakon sudara deformišu spoje i zajedno nastave kretanje kao jedno tijelo Tu se jedan dio kinetičke energije izgubi i pretvori u druge oblike energije
Elastični i neelastični sudariSudar dvije čvrste loptice je približno elastičan
- Pri njemu vrijedi zakon održanja količine kretanja i zakon održanja energije
Swinging Balls
A popular demonstration of conservation of momentum and conservation of energy features several polished steel balls hung in a straight line in contact with each other If one is pulled back and allowed to strike the line one ball flies out the other end If two balls are sent in two come out and so forth
Swinging Balls
Centralni elastični sudari
Ovo je sudar pri kome brzine jedne i druge kuglice leže na istom pravcu koji prolazi središtem obje kugle
Ukupna količina kretanja prije i poslije sudara je ista
22112211 umumvmvm
Centralni elastični sudari
ukupna kinetička energija prije i poslije sudara je istavrijedi zakon održanja en
Centralni elastični sudari
Brzine kugli poslije sudara (dobiju se rješavanjem prethodnih dviju jednadžbi održanja impulsa i energije
21
112122
21
221211
2)(
2)(
mm
vmvmmu
mm
vmvmmu
Predana energija pri centralnom elastičnom sudaru(v2=0)
Predana energija imaće max vrijednost kada su iste mase m1 i m2 Tada je
ΔE = E1
1 1
2 2 331
21 11
1212
E E E
mv vE
E vmv
2
2 11 1
1 2
1 21
1 2
4
m mE E
m m
m mE E
m m
Posebni slučajevi elast sudara jednake mase čestica -izmijeniće brzine Ako druga
kugla miruje poslije sudara prva kugla se zaustavi dok druga odleti brzinom koju je imala prva kugla prije sudara
Savršeno elastična kugla mase m i brzine v udara u vrlo veliku kuglu ili savršeno elastičan zid Kugla se odbija jednakom brzinom kojom je i došla Zid pri tome dobiva impuls sile 2mv a ne dobiva nikakvu energiju jer kugla prilikom sudara ne mijenja energiju
Kada vrlo velika kugla udari kuglicu koja miruje brzina joj se vrlo malo promijeni dok lagana kuglica odleti brzinom koja je dva puta veća od brzine upadne kugle
Centralni neelastični sudari
Pri savršeno neelastičnom sudaru kugle se nakon sudara deformiraju slijepe i kreću zajedno brzinom u
Kinetička energija se smanjuje prilikom neelastičnog sudara
Razlika kinetičkih energija prije i poslije sudara predstavlja gubitak mehaničke energije
Snaga
snaga je brzina vršenja radaP = Wt
Jedinica za snagu je dobila poseban naziv a predstavlja rad od 1J u 1 sekundi tj VAT - W
[1W = 1J1s]- Snaga je skalarna veličina - dobiva se dijeljenjem rada kao skalarne veličine vremenom koje je takođe skalar
- Ako napišemo dA = F middot dL a pošto je dLdt= v onda možemo napisati da je snaga jednaka P = F middot v
Snaga ndash brzina iskorištavanja energije ili brzina
transformacije energijeU slučaju mehaničkog rada (kretanja tijela po nekom putu) razvija se snaga To je brzina iskorištavanja energije ili brzina transformacije energije
komponenta brzine u smjeru kretanja je vα Iz izraza za potencijalnu energiju snaga se računa kao
Snaga je funkcija vremena jer masa ima veću brzinu što tijelo pada duže
Razmotrimo 3 slučaja
Tri slučaja za E=Ek+Ep
Izbacivanje satelita sa Zemlje
hR
MmmvE
Z 2
02
1
Jednačina konusnih presjeka daje zae lt 1 elipsu e = 1 parabolu e gt 1 hiperbolu i za e = 0 kružnicu (e-linearni ekscentricitet)
Kada dostigne visinu h satelit dobiva početnu brzinu v0
Za E negativno satelit će se kretati poelipsi u čijem jednom fokusu je ZemljaTada satelit pada na Zemlju Šta je prvakosmička brzina
Za E=0 putanja je parabola
Za E pozitivno putanja je hiperbolaEkveća od Ep
Parabolična putanja
Da bi vrijedilo e=1 treba biti E=0 Dakle ako se tijelo kreće u gravitacijskom polju po paraboli njegova ukupna energija jednaka je nuli Prema tome u svakoj tački putanje njegova je kinetička energija jednaka potencijalnoj na temelju čega možemo dobiti izraz za brzinu pri paraboličnom kretanju
r = RZ+h
(II kosmička brzina)
Hiperbola
Za slučaj hiperbole kada je e gt 1 treba biti E gt 0 Kinetička je energija veća od potencijalne Tijelo napušta gravitacijsko polje oslobađa se Zemljine teže
Rad elektrostatske sile
Rad koji vrši elektrostatska sila
)11
(12
21221
2
1rr
qqkdrr
qqkW
r
r
r
qqkE p
21
Potencijalna energija elastično deformisane opruge
Elastičnu potencijalnu energiju ima tijelo na kome je izvršen rad protiv neke elastične sile
Za utvrđivanje te veze potrebno je da izračunamo elementarni rad ΔW koji sila polja pri malom pomjeranju tijela Δs vrši duž proizvoljno izabranog pravca u prostoru Taj rad je jednak
ΔW = FsΔs i važi ΔW=- ΔEp
gdje je Fs projekcija sile F na pravac s
Veza između potencijalne energije i sile
Veza između potencijalne energije i sile
Za potencijalno polje vrijedi da je sila jednaka gradijentu potencijalne energije sa suprotnim znakom
F = - grad Ep
tj )( k
z
Ej
y
Ei
x
EF ppp
a a agrad a i j k
x y z
Zakon održanja impulsa
Proizvod mase čestice i brzine naziva se impuls ili količina kretanja čestice
vmp
Fdt
vmd
dt
pd
Ovo je naopćenitiji slučaj II Newtonovog zakona i zove se zakon promjene
impulsaUkupna količina kretanja zatvorenog
sistema je konstantna bez obzira kakvi se procesi i međujelovanje
događali u sistemuzakon održanja impulsa
constvmpi
iiukupni
Zakon održanja količine kretanja iliimpulsa
Ukupna količina kretanja u zatvorenom izoliranom sistemu je konstantna bez obzira kakvi se procesi odigravaju u sistemu
puk = konst
Iz II Newtonovog zakona
Fuk= dpukdt = 0 slijedi puk = konst
Primjena zakona očuvanja energije i impulsa
Sudari tijela
Elastičan sudar
Neelastičan sudar
Sudari tijela
Najčešća primjena zakona održanja impulsa je u izučavanju sudara tijela
Sudari tijela su pojave kod kojih su nepoznate ili priroda ili intenzitet sila koje djeluju u njima ili oboje
Sudari dvaju tijela može biti elastičan djelimično elastičan i neelastičan
Sudari tijela
Sudar je savršeno elastičan kada nema gubitka energije već je ukupna kinetička energija očuvana
Sudar je savršeno neelastičan kada se tijela nakon sudara deformišu spoje i zajedno nastave kretanje kao jedno tijelo Tu se jedan dio kinetičke energije izgubi i pretvori u druge oblike energije
Elastični i neelastični sudariSudar dvije čvrste loptice je približno elastičan
- Pri njemu vrijedi zakon održanja količine kretanja i zakon održanja energije
Swinging Balls
A popular demonstration of conservation of momentum and conservation of energy features several polished steel balls hung in a straight line in contact with each other If one is pulled back and allowed to strike the line one ball flies out the other end If two balls are sent in two come out and so forth
Swinging Balls
Centralni elastični sudari
Ovo je sudar pri kome brzine jedne i druge kuglice leže na istom pravcu koji prolazi središtem obje kugle
Ukupna količina kretanja prije i poslije sudara je ista
22112211 umumvmvm
Centralni elastični sudari
ukupna kinetička energija prije i poslije sudara je istavrijedi zakon održanja en
Centralni elastični sudari
Brzine kugli poslije sudara (dobiju se rješavanjem prethodnih dviju jednadžbi održanja impulsa i energije
21
112122
21
221211
2)(
2)(
mm
vmvmmu
mm
vmvmmu
Predana energija pri centralnom elastičnom sudaru(v2=0)
Predana energija imaće max vrijednost kada su iste mase m1 i m2 Tada je
ΔE = E1
1 1
2 2 331
21 11
1212
E E E
mv vE
E vmv
2
2 11 1
1 2
1 21
1 2
4
m mE E
m m
m mE E
m m
Posebni slučajevi elast sudara jednake mase čestica -izmijeniće brzine Ako druga
kugla miruje poslije sudara prva kugla se zaustavi dok druga odleti brzinom koju je imala prva kugla prije sudara
Savršeno elastična kugla mase m i brzine v udara u vrlo veliku kuglu ili savršeno elastičan zid Kugla se odbija jednakom brzinom kojom je i došla Zid pri tome dobiva impuls sile 2mv a ne dobiva nikakvu energiju jer kugla prilikom sudara ne mijenja energiju
Kada vrlo velika kugla udari kuglicu koja miruje brzina joj se vrlo malo promijeni dok lagana kuglica odleti brzinom koja je dva puta veća od brzine upadne kugle
Centralni neelastični sudari
Pri savršeno neelastičnom sudaru kugle se nakon sudara deformiraju slijepe i kreću zajedno brzinom u
Kinetička energija se smanjuje prilikom neelastičnog sudara
Razlika kinetičkih energija prije i poslije sudara predstavlja gubitak mehaničke energije
Snaga
snaga je brzina vršenja radaP = Wt
Jedinica za snagu je dobila poseban naziv a predstavlja rad od 1J u 1 sekundi tj VAT - W
[1W = 1J1s]- Snaga je skalarna veličina - dobiva se dijeljenjem rada kao skalarne veličine vremenom koje je takođe skalar
- Ako napišemo dA = F middot dL a pošto je dLdt= v onda možemo napisati da je snaga jednaka P = F middot v
Snaga ndash brzina iskorištavanja energije ili brzina
transformacije energijeU slučaju mehaničkog rada (kretanja tijela po nekom putu) razvija se snaga To je brzina iskorištavanja energije ili brzina transformacije energije
komponenta brzine u smjeru kretanja je vα Iz izraza za potencijalnu energiju snaga se računa kao
Snaga je funkcija vremena jer masa ima veću brzinu što tijelo pada duže
Tri slučaja za E=Ek+Ep
Izbacivanje satelita sa Zemlje
hR
MmmvE
Z 2
02
1
Jednačina konusnih presjeka daje zae lt 1 elipsu e = 1 parabolu e gt 1 hiperbolu i za e = 0 kružnicu (e-linearni ekscentricitet)
Kada dostigne visinu h satelit dobiva početnu brzinu v0
Za E negativno satelit će se kretati poelipsi u čijem jednom fokusu je ZemljaTada satelit pada na Zemlju Šta je prvakosmička brzina
Za E=0 putanja je parabola
Za E pozitivno putanja je hiperbolaEkveća od Ep
Parabolična putanja
Da bi vrijedilo e=1 treba biti E=0 Dakle ako se tijelo kreće u gravitacijskom polju po paraboli njegova ukupna energija jednaka je nuli Prema tome u svakoj tački putanje njegova je kinetička energija jednaka potencijalnoj na temelju čega možemo dobiti izraz za brzinu pri paraboličnom kretanju
r = RZ+h
(II kosmička brzina)
Hiperbola
Za slučaj hiperbole kada je e gt 1 treba biti E gt 0 Kinetička je energija veća od potencijalne Tijelo napušta gravitacijsko polje oslobađa se Zemljine teže
Rad elektrostatske sile
Rad koji vrši elektrostatska sila
)11
(12
21221
2
1rr
qqkdrr
qqkW
r
r
r
qqkE p
21
Potencijalna energija elastično deformisane opruge
Elastičnu potencijalnu energiju ima tijelo na kome je izvršen rad protiv neke elastične sile
Za utvrđivanje te veze potrebno je da izračunamo elementarni rad ΔW koji sila polja pri malom pomjeranju tijela Δs vrši duž proizvoljno izabranog pravca u prostoru Taj rad je jednak
ΔW = FsΔs i važi ΔW=- ΔEp
gdje je Fs projekcija sile F na pravac s
Veza između potencijalne energije i sile
Veza između potencijalne energije i sile
Za potencijalno polje vrijedi da je sila jednaka gradijentu potencijalne energije sa suprotnim znakom
F = - grad Ep
tj )( k
z
Ej
y
Ei
x
EF ppp
a a agrad a i j k
x y z
Zakon održanja impulsa
Proizvod mase čestice i brzine naziva se impuls ili količina kretanja čestice
vmp
Fdt
vmd
dt
pd
Ovo je naopćenitiji slučaj II Newtonovog zakona i zove se zakon promjene
impulsaUkupna količina kretanja zatvorenog
sistema je konstantna bez obzira kakvi se procesi i međujelovanje
događali u sistemuzakon održanja impulsa
constvmpi
iiukupni
Zakon održanja količine kretanja iliimpulsa
Ukupna količina kretanja u zatvorenom izoliranom sistemu je konstantna bez obzira kakvi se procesi odigravaju u sistemu
puk = konst
Iz II Newtonovog zakona
Fuk= dpukdt = 0 slijedi puk = konst
Primjena zakona očuvanja energije i impulsa
Sudari tijela
Elastičan sudar
Neelastičan sudar
Sudari tijela
Najčešća primjena zakona održanja impulsa je u izučavanju sudara tijela
Sudari tijela su pojave kod kojih su nepoznate ili priroda ili intenzitet sila koje djeluju u njima ili oboje
Sudari dvaju tijela može biti elastičan djelimično elastičan i neelastičan
Sudari tijela
Sudar je savršeno elastičan kada nema gubitka energije već je ukupna kinetička energija očuvana
Sudar je savršeno neelastičan kada se tijela nakon sudara deformišu spoje i zajedno nastave kretanje kao jedno tijelo Tu se jedan dio kinetičke energije izgubi i pretvori u druge oblike energije
Elastični i neelastični sudariSudar dvije čvrste loptice je približno elastičan
- Pri njemu vrijedi zakon održanja količine kretanja i zakon održanja energije
Swinging Balls
A popular demonstration of conservation of momentum and conservation of energy features several polished steel balls hung in a straight line in contact with each other If one is pulled back and allowed to strike the line one ball flies out the other end If two balls are sent in two come out and so forth
Swinging Balls
Centralni elastični sudari
Ovo je sudar pri kome brzine jedne i druge kuglice leže na istom pravcu koji prolazi središtem obje kugle
Ukupna količina kretanja prije i poslije sudara je ista
22112211 umumvmvm
Centralni elastični sudari
ukupna kinetička energija prije i poslije sudara je istavrijedi zakon održanja en
Centralni elastični sudari
Brzine kugli poslije sudara (dobiju se rješavanjem prethodnih dviju jednadžbi održanja impulsa i energije
21
112122
21
221211
2)(
2)(
mm
vmvmmu
mm
vmvmmu
Predana energija pri centralnom elastičnom sudaru(v2=0)
Predana energija imaće max vrijednost kada su iste mase m1 i m2 Tada je
ΔE = E1
1 1
2 2 331
21 11
1212
E E E
mv vE
E vmv
2
2 11 1
1 2
1 21
1 2
4
m mE E
m m
m mE E
m m
Posebni slučajevi elast sudara jednake mase čestica -izmijeniće brzine Ako druga
kugla miruje poslije sudara prva kugla se zaustavi dok druga odleti brzinom koju je imala prva kugla prije sudara
Savršeno elastična kugla mase m i brzine v udara u vrlo veliku kuglu ili savršeno elastičan zid Kugla se odbija jednakom brzinom kojom je i došla Zid pri tome dobiva impuls sile 2mv a ne dobiva nikakvu energiju jer kugla prilikom sudara ne mijenja energiju
Kada vrlo velika kugla udari kuglicu koja miruje brzina joj se vrlo malo promijeni dok lagana kuglica odleti brzinom koja je dva puta veća od brzine upadne kugle
Centralni neelastični sudari
Pri savršeno neelastičnom sudaru kugle se nakon sudara deformiraju slijepe i kreću zajedno brzinom u
Kinetička energija se smanjuje prilikom neelastičnog sudara
Razlika kinetičkih energija prije i poslije sudara predstavlja gubitak mehaničke energije
Snaga
snaga je brzina vršenja radaP = Wt
Jedinica za snagu je dobila poseban naziv a predstavlja rad od 1J u 1 sekundi tj VAT - W
[1W = 1J1s]- Snaga je skalarna veličina - dobiva se dijeljenjem rada kao skalarne veličine vremenom koje je takođe skalar
- Ako napišemo dA = F middot dL a pošto je dLdt= v onda možemo napisati da je snaga jednaka P = F middot v
Snaga ndash brzina iskorištavanja energije ili brzina
transformacije energijeU slučaju mehaničkog rada (kretanja tijela po nekom putu) razvija se snaga To je brzina iskorištavanja energije ili brzina transformacije energije
komponenta brzine u smjeru kretanja je vα Iz izraza za potencijalnu energiju snaga se računa kao
Snaga je funkcija vremena jer masa ima veću brzinu što tijelo pada duže
Kada dostigne visinu h satelit dobiva početnu brzinu v0
Za E negativno satelit će se kretati poelipsi u čijem jednom fokusu je ZemljaTada satelit pada na Zemlju Šta je prvakosmička brzina
Za E=0 putanja je parabola
Za E pozitivno putanja je hiperbolaEkveća od Ep
Parabolična putanja
Da bi vrijedilo e=1 treba biti E=0 Dakle ako se tijelo kreće u gravitacijskom polju po paraboli njegova ukupna energija jednaka je nuli Prema tome u svakoj tački putanje njegova je kinetička energija jednaka potencijalnoj na temelju čega možemo dobiti izraz za brzinu pri paraboličnom kretanju
r = RZ+h
(II kosmička brzina)
Hiperbola
Za slučaj hiperbole kada je e gt 1 treba biti E gt 0 Kinetička je energija veća od potencijalne Tijelo napušta gravitacijsko polje oslobađa se Zemljine teže
Rad elektrostatske sile
Rad koji vrši elektrostatska sila
)11
(12
21221
2
1rr
qqkdrr
qqkW
r
r
r
qqkE p
21
Potencijalna energija elastično deformisane opruge
Elastičnu potencijalnu energiju ima tijelo na kome je izvršen rad protiv neke elastične sile
Za utvrđivanje te veze potrebno je da izračunamo elementarni rad ΔW koji sila polja pri malom pomjeranju tijela Δs vrši duž proizvoljno izabranog pravca u prostoru Taj rad je jednak
ΔW = FsΔs i važi ΔW=- ΔEp
gdje je Fs projekcija sile F na pravac s
Veza između potencijalne energije i sile
Veza između potencijalne energije i sile
Za potencijalno polje vrijedi da je sila jednaka gradijentu potencijalne energije sa suprotnim znakom
F = - grad Ep
tj )( k
z
Ej
y
Ei
x
EF ppp
a a agrad a i j k
x y z
Zakon održanja impulsa
Proizvod mase čestice i brzine naziva se impuls ili količina kretanja čestice
vmp
Fdt
vmd
dt
pd
Ovo je naopćenitiji slučaj II Newtonovog zakona i zove se zakon promjene
impulsaUkupna količina kretanja zatvorenog
sistema je konstantna bez obzira kakvi se procesi i međujelovanje
događali u sistemuzakon održanja impulsa
constvmpi
iiukupni
Zakon održanja količine kretanja iliimpulsa
Ukupna količina kretanja u zatvorenom izoliranom sistemu je konstantna bez obzira kakvi se procesi odigravaju u sistemu
puk = konst
Iz II Newtonovog zakona
Fuk= dpukdt = 0 slijedi puk = konst
Primjena zakona očuvanja energije i impulsa
Sudari tijela
Elastičan sudar
Neelastičan sudar
Sudari tijela
Najčešća primjena zakona održanja impulsa je u izučavanju sudara tijela
Sudari tijela su pojave kod kojih su nepoznate ili priroda ili intenzitet sila koje djeluju u njima ili oboje
Sudari dvaju tijela može biti elastičan djelimično elastičan i neelastičan
Sudari tijela
Sudar je savršeno elastičan kada nema gubitka energije već je ukupna kinetička energija očuvana
Sudar je savršeno neelastičan kada se tijela nakon sudara deformišu spoje i zajedno nastave kretanje kao jedno tijelo Tu se jedan dio kinetičke energije izgubi i pretvori u druge oblike energije
Elastični i neelastični sudariSudar dvije čvrste loptice je približno elastičan
- Pri njemu vrijedi zakon održanja količine kretanja i zakon održanja energije
Swinging Balls
A popular demonstration of conservation of momentum and conservation of energy features several polished steel balls hung in a straight line in contact with each other If one is pulled back and allowed to strike the line one ball flies out the other end If two balls are sent in two come out and so forth
Swinging Balls
Centralni elastični sudari
Ovo je sudar pri kome brzine jedne i druge kuglice leže na istom pravcu koji prolazi središtem obje kugle
Ukupna količina kretanja prije i poslije sudara je ista
22112211 umumvmvm
Centralni elastični sudari
ukupna kinetička energija prije i poslije sudara je istavrijedi zakon održanja en
Centralni elastični sudari
Brzine kugli poslije sudara (dobiju se rješavanjem prethodnih dviju jednadžbi održanja impulsa i energije
21
112122
21
221211
2)(
2)(
mm
vmvmmu
mm
vmvmmu
Predana energija pri centralnom elastičnom sudaru(v2=0)
Predana energija imaće max vrijednost kada su iste mase m1 i m2 Tada je
ΔE = E1
1 1
2 2 331
21 11
1212
E E E
mv vE
E vmv
2
2 11 1
1 2
1 21
1 2
4
m mE E
m m
m mE E
m m
Posebni slučajevi elast sudara jednake mase čestica -izmijeniće brzine Ako druga
kugla miruje poslije sudara prva kugla se zaustavi dok druga odleti brzinom koju je imala prva kugla prije sudara
Savršeno elastična kugla mase m i brzine v udara u vrlo veliku kuglu ili savršeno elastičan zid Kugla se odbija jednakom brzinom kojom je i došla Zid pri tome dobiva impuls sile 2mv a ne dobiva nikakvu energiju jer kugla prilikom sudara ne mijenja energiju
Kada vrlo velika kugla udari kuglicu koja miruje brzina joj se vrlo malo promijeni dok lagana kuglica odleti brzinom koja je dva puta veća od brzine upadne kugle
Centralni neelastični sudari
Pri savršeno neelastičnom sudaru kugle se nakon sudara deformiraju slijepe i kreću zajedno brzinom u
Kinetička energija se smanjuje prilikom neelastičnog sudara
Razlika kinetičkih energija prije i poslije sudara predstavlja gubitak mehaničke energije
Snaga
snaga je brzina vršenja radaP = Wt
Jedinica za snagu je dobila poseban naziv a predstavlja rad od 1J u 1 sekundi tj VAT - W
[1W = 1J1s]- Snaga je skalarna veličina - dobiva se dijeljenjem rada kao skalarne veličine vremenom koje je takođe skalar
- Ako napišemo dA = F middot dL a pošto je dLdt= v onda možemo napisati da je snaga jednaka P = F middot v
Snaga ndash brzina iskorištavanja energije ili brzina
transformacije energijeU slučaju mehaničkog rada (kretanja tijela po nekom putu) razvija se snaga To je brzina iskorištavanja energije ili brzina transformacije energije
komponenta brzine u smjeru kretanja je vα Iz izraza za potencijalnu energiju snaga se računa kao
Snaga je funkcija vremena jer masa ima veću brzinu što tijelo pada duže
Parabolična putanja
Da bi vrijedilo e=1 treba biti E=0 Dakle ako se tijelo kreće u gravitacijskom polju po paraboli njegova ukupna energija jednaka je nuli Prema tome u svakoj tački putanje njegova je kinetička energija jednaka potencijalnoj na temelju čega možemo dobiti izraz za brzinu pri paraboličnom kretanju
r = RZ+h
(II kosmička brzina)
Hiperbola
Za slučaj hiperbole kada je e gt 1 treba biti E gt 0 Kinetička je energija veća od potencijalne Tijelo napušta gravitacijsko polje oslobađa se Zemljine teže
Rad elektrostatske sile
Rad koji vrši elektrostatska sila
)11
(12
21221
2
1rr
qqkdrr
qqkW
r
r
r
qqkE p
21
Potencijalna energija elastično deformisane opruge
Elastičnu potencijalnu energiju ima tijelo na kome je izvršen rad protiv neke elastične sile
Za utvrđivanje te veze potrebno je da izračunamo elementarni rad ΔW koji sila polja pri malom pomjeranju tijela Δs vrši duž proizvoljno izabranog pravca u prostoru Taj rad je jednak
ΔW = FsΔs i važi ΔW=- ΔEp
gdje je Fs projekcija sile F na pravac s
Veza između potencijalne energije i sile
Veza između potencijalne energije i sile
Za potencijalno polje vrijedi da je sila jednaka gradijentu potencijalne energije sa suprotnim znakom
F = - grad Ep
tj )( k
z
Ej
y
Ei
x
EF ppp
a a agrad a i j k
x y z
Zakon održanja impulsa
Proizvod mase čestice i brzine naziva se impuls ili količina kretanja čestice
vmp
Fdt
vmd
dt
pd
Ovo je naopćenitiji slučaj II Newtonovog zakona i zove se zakon promjene
impulsaUkupna količina kretanja zatvorenog
sistema je konstantna bez obzira kakvi se procesi i međujelovanje
događali u sistemuzakon održanja impulsa
constvmpi
iiukupni
Zakon održanja količine kretanja iliimpulsa
Ukupna količina kretanja u zatvorenom izoliranom sistemu je konstantna bez obzira kakvi se procesi odigravaju u sistemu
puk = konst
Iz II Newtonovog zakona
Fuk= dpukdt = 0 slijedi puk = konst
Primjena zakona očuvanja energije i impulsa
Sudari tijela
Elastičan sudar
Neelastičan sudar
Sudari tijela
Najčešća primjena zakona održanja impulsa je u izučavanju sudara tijela
Sudari tijela su pojave kod kojih su nepoznate ili priroda ili intenzitet sila koje djeluju u njima ili oboje
Sudari dvaju tijela može biti elastičan djelimično elastičan i neelastičan
Sudari tijela
Sudar je savršeno elastičan kada nema gubitka energije već je ukupna kinetička energija očuvana
Sudar je savršeno neelastičan kada se tijela nakon sudara deformišu spoje i zajedno nastave kretanje kao jedno tijelo Tu se jedan dio kinetičke energije izgubi i pretvori u druge oblike energije
Elastični i neelastični sudariSudar dvije čvrste loptice je približno elastičan
- Pri njemu vrijedi zakon održanja količine kretanja i zakon održanja energije
Swinging Balls
A popular demonstration of conservation of momentum and conservation of energy features several polished steel balls hung in a straight line in contact with each other If one is pulled back and allowed to strike the line one ball flies out the other end If two balls are sent in two come out and so forth
Swinging Balls
Centralni elastični sudari
Ovo je sudar pri kome brzine jedne i druge kuglice leže na istom pravcu koji prolazi središtem obje kugle
Ukupna količina kretanja prije i poslije sudara je ista
22112211 umumvmvm
Centralni elastični sudari
ukupna kinetička energija prije i poslije sudara je istavrijedi zakon održanja en
Centralni elastični sudari
Brzine kugli poslije sudara (dobiju se rješavanjem prethodnih dviju jednadžbi održanja impulsa i energije
21
112122
21
221211
2)(
2)(
mm
vmvmmu
mm
vmvmmu
Predana energija pri centralnom elastičnom sudaru(v2=0)
Predana energija imaće max vrijednost kada su iste mase m1 i m2 Tada je
ΔE = E1
1 1
2 2 331
21 11
1212
E E E
mv vE
E vmv
2
2 11 1
1 2
1 21
1 2
4
m mE E
m m
m mE E
m m
Posebni slučajevi elast sudara jednake mase čestica -izmijeniće brzine Ako druga
kugla miruje poslije sudara prva kugla se zaustavi dok druga odleti brzinom koju je imala prva kugla prije sudara
Savršeno elastična kugla mase m i brzine v udara u vrlo veliku kuglu ili savršeno elastičan zid Kugla se odbija jednakom brzinom kojom je i došla Zid pri tome dobiva impuls sile 2mv a ne dobiva nikakvu energiju jer kugla prilikom sudara ne mijenja energiju
Kada vrlo velika kugla udari kuglicu koja miruje brzina joj se vrlo malo promijeni dok lagana kuglica odleti brzinom koja je dva puta veća od brzine upadne kugle
Centralni neelastični sudari
Pri savršeno neelastičnom sudaru kugle se nakon sudara deformiraju slijepe i kreću zajedno brzinom u
Kinetička energija se smanjuje prilikom neelastičnog sudara
Razlika kinetičkih energija prije i poslije sudara predstavlja gubitak mehaničke energije
Snaga
snaga je brzina vršenja radaP = Wt
Jedinica za snagu je dobila poseban naziv a predstavlja rad od 1J u 1 sekundi tj VAT - W
[1W = 1J1s]- Snaga je skalarna veličina - dobiva se dijeljenjem rada kao skalarne veličine vremenom koje je takođe skalar
- Ako napišemo dA = F middot dL a pošto je dLdt= v onda možemo napisati da je snaga jednaka P = F middot v
Snaga ndash brzina iskorištavanja energije ili brzina
transformacije energijeU slučaju mehaničkog rada (kretanja tijela po nekom putu) razvija se snaga To je brzina iskorištavanja energije ili brzina transformacije energije
komponenta brzine u smjeru kretanja je vα Iz izraza za potencijalnu energiju snaga se računa kao
Snaga je funkcija vremena jer masa ima veću brzinu što tijelo pada duže
Hiperbola
Za slučaj hiperbole kada je e gt 1 treba biti E gt 0 Kinetička je energija veća od potencijalne Tijelo napušta gravitacijsko polje oslobađa se Zemljine teže
Rad elektrostatske sile
Rad koji vrši elektrostatska sila
)11
(12
21221
2
1rr
qqkdrr
qqkW
r
r
r
qqkE p
21
Potencijalna energija elastično deformisane opruge
Elastičnu potencijalnu energiju ima tijelo na kome je izvršen rad protiv neke elastične sile
Za utvrđivanje te veze potrebno je da izračunamo elementarni rad ΔW koji sila polja pri malom pomjeranju tijela Δs vrši duž proizvoljno izabranog pravca u prostoru Taj rad je jednak
ΔW = FsΔs i važi ΔW=- ΔEp
gdje je Fs projekcija sile F na pravac s
Veza između potencijalne energije i sile
Veza između potencijalne energije i sile
Za potencijalno polje vrijedi da je sila jednaka gradijentu potencijalne energije sa suprotnim znakom
F = - grad Ep
tj )( k
z
Ej
y
Ei
x
EF ppp
a a agrad a i j k
x y z
Zakon održanja impulsa
Proizvod mase čestice i brzine naziva se impuls ili količina kretanja čestice
vmp
Fdt
vmd
dt
pd
Ovo je naopćenitiji slučaj II Newtonovog zakona i zove se zakon promjene
impulsaUkupna količina kretanja zatvorenog
sistema je konstantna bez obzira kakvi se procesi i međujelovanje
događali u sistemuzakon održanja impulsa
constvmpi
iiukupni
Zakon održanja količine kretanja iliimpulsa
Ukupna količina kretanja u zatvorenom izoliranom sistemu je konstantna bez obzira kakvi se procesi odigravaju u sistemu
puk = konst
Iz II Newtonovog zakona
Fuk= dpukdt = 0 slijedi puk = konst
Primjena zakona očuvanja energije i impulsa
Sudari tijela
Elastičan sudar
Neelastičan sudar
Sudari tijela
Najčešća primjena zakona održanja impulsa je u izučavanju sudara tijela
Sudari tijela su pojave kod kojih su nepoznate ili priroda ili intenzitet sila koje djeluju u njima ili oboje
Sudari dvaju tijela može biti elastičan djelimično elastičan i neelastičan
Sudari tijela
Sudar je savršeno elastičan kada nema gubitka energije već je ukupna kinetička energija očuvana
Sudar je savršeno neelastičan kada se tijela nakon sudara deformišu spoje i zajedno nastave kretanje kao jedno tijelo Tu se jedan dio kinetičke energije izgubi i pretvori u druge oblike energije
Elastični i neelastični sudariSudar dvije čvrste loptice je približno elastičan
- Pri njemu vrijedi zakon održanja količine kretanja i zakon održanja energije
Swinging Balls
A popular demonstration of conservation of momentum and conservation of energy features several polished steel balls hung in a straight line in contact with each other If one is pulled back and allowed to strike the line one ball flies out the other end If two balls are sent in two come out and so forth
Swinging Balls
Centralni elastični sudari
Ovo je sudar pri kome brzine jedne i druge kuglice leže na istom pravcu koji prolazi središtem obje kugle
Ukupna količina kretanja prije i poslije sudara je ista
22112211 umumvmvm
Centralni elastični sudari
ukupna kinetička energija prije i poslije sudara je istavrijedi zakon održanja en
Centralni elastični sudari
Brzine kugli poslije sudara (dobiju se rješavanjem prethodnih dviju jednadžbi održanja impulsa i energije
21
112122
21
221211
2)(
2)(
mm
vmvmmu
mm
vmvmmu
Predana energija pri centralnom elastičnom sudaru(v2=0)
Predana energija imaće max vrijednost kada su iste mase m1 i m2 Tada je
ΔE = E1
1 1
2 2 331
21 11
1212
E E E
mv vE
E vmv
2
2 11 1
1 2
1 21
1 2
4
m mE E
m m
m mE E
m m
Posebni slučajevi elast sudara jednake mase čestica -izmijeniće brzine Ako druga
kugla miruje poslije sudara prva kugla se zaustavi dok druga odleti brzinom koju je imala prva kugla prije sudara
Savršeno elastična kugla mase m i brzine v udara u vrlo veliku kuglu ili savršeno elastičan zid Kugla se odbija jednakom brzinom kojom je i došla Zid pri tome dobiva impuls sile 2mv a ne dobiva nikakvu energiju jer kugla prilikom sudara ne mijenja energiju
Kada vrlo velika kugla udari kuglicu koja miruje brzina joj se vrlo malo promijeni dok lagana kuglica odleti brzinom koja je dva puta veća od brzine upadne kugle
Centralni neelastični sudari
Pri savršeno neelastičnom sudaru kugle se nakon sudara deformiraju slijepe i kreću zajedno brzinom u
Kinetička energija se smanjuje prilikom neelastičnog sudara
Razlika kinetičkih energija prije i poslije sudara predstavlja gubitak mehaničke energije
Snaga
snaga je brzina vršenja radaP = Wt
Jedinica za snagu je dobila poseban naziv a predstavlja rad od 1J u 1 sekundi tj VAT - W
[1W = 1J1s]- Snaga je skalarna veličina - dobiva se dijeljenjem rada kao skalarne veličine vremenom koje je takođe skalar
- Ako napišemo dA = F middot dL a pošto je dLdt= v onda možemo napisati da je snaga jednaka P = F middot v
Snaga ndash brzina iskorištavanja energije ili brzina
transformacije energijeU slučaju mehaničkog rada (kretanja tijela po nekom putu) razvija se snaga To je brzina iskorištavanja energije ili brzina transformacije energije
komponenta brzine u smjeru kretanja je vα Iz izraza za potencijalnu energiju snaga se računa kao
Snaga je funkcija vremena jer masa ima veću brzinu što tijelo pada duže
Rad elektrostatske sile
Rad koji vrši elektrostatska sila
)11
(12
21221
2
1rr
qqkdrr
qqkW
r
r
r
qqkE p
21
Potencijalna energija elastično deformisane opruge
Elastičnu potencijalnu energiju ima tijelo na kome je izvršen rad protiv neke elastične sile
Za utvrđivanje te veze potrebno je da izračunamo elementarni rad ΔW koji sila polja pri malom pomjeranju tijela Δs vrši duž proizvoljno izabranog pravca u prostoru Taj rad je jednak
ΔW = FsΔs i važi ΔW=- ΔEp
gdje je Fs projekcija sile F na pravac s
Veza između potencijalne energije i sile
Veza između potencijalne energije i sile
Za potencijalno polje vrijedi da je sila jednaka gradijentu potencijalne energije sa suprotnim znakom
F = - grad Ep
tj )( k
z
Ej
y
Ei
x
EF ppp
a a agrad a i j k
x y z
Zakon održanja impulsa
Proizvod mase čestice i brzine naziva se impuls ili količina kretanja čestice
vmp
Fdt
vmd
dt
pd
Ovo je naopćenitiji slučaj II Newtonovog zakona i zove se zakon promjene
impulsaUkupna količina kretanja zatvorenog
sistema je konstantna bez obzira kakvi se procesi i međujelovanje
događali u sistemuzakon održanja impulsa
constvmpi
iiukupni
Zakon održanja količine kretanja iliimpulsa
Ukupna količina kretanja u zatvorenom izoliranom sistemu je konstantna bez obzira kakvi se procesi odigravaju u sistemu
puk = konst
Iz II Newtonovog zakona
Fuk= dpukdt = 0 slijedi puk = konst
Primjena zakona očuvanja energije i impulsa
Sudari tijela
Elastičan sudar
Neelastičan sudar
Sudari tijela
Najčešća primjena zakona održanja impulsa je u izučavanju sudara tijela
Sudari tijela su pojave kod kojih su nepoznate ili priroda ili intenzitet sila koje djeluju u njima ili oboje
Sudari dvaju tijela može biti elastičan djelimično elastičan i neelastičan
Sudari tijela
Sudar je savršeno elastičan kada nema gubitka energije već je ukupna kinetička energija očuvana
Sudar je savršeno neelastičan kada se tijela nakon sudara deformišu spoje i zajedno nastave kretanje kao jedno tijelo Tu se jedan dio kinetičke energije izgubi i pretvori u druge oblike energije
Elastični i neelastični sudariSudar dvije čvrste loptice je približno elastičan
- Pri njemu vrijedi zakon održanja količine kretanja i zakon održanja energije
Swinging Balls
A popular demonstration of conservation of momentum and conservation of energy features several polished steel balls hung in a straight line in contact with each other If one is pulled back and allowed to strike the line one ball flies out the other end If two balls are sent in two come out and so forth
Swinging Balls
Centralni elastični sudari
Ovo je sudar pri kome brzine jedne i druge kuglice leže na istom pravcu koji prolazi središtem obje kugle
Ukupna količina kretanja prije i poslije sudara je ista
22112211 umumvmvm
Centralni elastični sudari
ukupna kinetička energija prije i poslije sudara je istavrijedi zakon održanja en
Centralni elastični sudari
Brzine kugli poslije sudara (dobiju se rješavanjem prethodnih dviju jednadžbi održanja impulsa i energije
21
112122
21
221211
2)(
2)(
mm
vmvmmu
mm
vmvmmu
Predana energija pri centralnom elastičnom sudaru(v2=0)
Predana energija imaće max vrijednost kada su iste mase m1 i m2 Tada je
ΔE = E1
1 1
2 2 331
21 11
1212
E E E
mv vE
E vmv
2
2 11 1
1 2
1 21
1 2
4
m mE E
m m
m mE E
m m
Posebni slučajevi elast sudara jednake mase čestica -izmijeniće brzine Ako druga
kugla miruje poslije sudara prva kugla se zaustavi dok druga odleti brzinom koju je imala prva kugla prije sudara
Savršeno elastična kugla mase m i brzine v udara u vrlo veliku kuglu ili savršeno elastičan zid Kugla se odbija jednakom brzinom kojom je i došla Zid pri tome dobiva impuls sile 2mv a ne dobiva nikakvu energiju jer kugla prilikom sudara ne mijenja energiju
Kada vrlo velika kugla udari kuglicu koja miruje brzina joj se vrlo malo promijeni dok lagana kuglica odleti brzinom koja je dva puta veća od brzine upadne kugle
Centralni neelastični sudari
Pri savršeno neelastičnom sudaru kugle se nakon sudara deformiraju slijepe i kreću zajedno brzinom u
Kinetička energija se smanjuje prilikom neelastičnog sudara
Razlika kinetičkih energija prije i poslije sudara predstavlja gubitak mehaničke energije
Snaga
snaga je brzina vršenja radaP = Wt
Jedinica za snagu je dobila poseban naziv a predstavlja rad od 1J u 1 sekundi tj VAT - W
[1W = 1J1s]- Snaga je skalarna veličina - dobiva se dijeljenjem rada kao skalarne veličine vremenom koje je takođe skalar
- Ako napišemo dA = F middot dL a pošto je dLdt= v onda možemo napisati da je snaga jednaka P = F middot v
Snaga ndash brzina iskorištavanja energije ili brzina
transformacije energijeU slučaju mehaničkog rada (kretanja tijela po nekom putu) razvija se snaga To je brzina iskorištavanja energije ili brzina transformacije energije
komponenta brzine u smjeru kretanja je vα Iz izraza za potencijalnu energiju snaga se računa kao
Snaga je funkcija vremena jer masa ima veću brzinu što tijelo pada duže
Potencijalna energija elastično deformisane opruge
Elastičnu potencijalnu energiju ima tijelo na kome je izvršen rad protiv neke elastične sile
Za utvrđivanje te veze potrebno je da izračunamo elementarni rad ΔW koji sila polja pri malom pomjeranju tijela Δs vrši duž proizvoljno izabranog pravca u prostoru Taj rad je jednak
ΔW = FsΔs i važi ΔW=- ΔEp
gdje je Fs projekcija sile F na pravac s
Veza između potencijalne energije i sile
Veza između potencijalne energije i sile
Za potencijalno polje vrijedi da je sila jednaka gradijentu potencijalne energije sa suprotnim znakom
F = - grad Ep
tj )( k
z
Ej
y
Ei
x
EF ppp
a a agrad a i j k
x y z
Zakon održanja impulsa
Proizvod mase čestice i brzine naziva se impuls ili količina kretanja čestice
vmp
Fdt
vmd
dt
pd
Ovo je naopćenitiji slučaj II Newtonovog zakona i zove se zakon promjene
impulsaUkupna količina kretanja zatvorenog
sistema je konstantna bez obzira kakvi se procesi i međujelovanje
događali u sistemuzakon održanja impulsa
constvmpi
iiukupni
Zakon održanja količine kretanja iliimpulsa
Ukupna količina kretanja u zatvorenom izoliranom sistemu je konstantna bez obzira kakvi se procesi odigravaju u sistemu
puk = konst
Iz II Newtonovog zakona
Fuk= dpukdt = 0 slijedi puk = konst
Primjena zakona očuvanja energije i impulsa
Sudari tijela
Elastičan sudar
Neelastičan sudar
Sudari tijela
Najčešća primjena zakona održanja impulsa je u izučavanju sudara tijela
Sudari tijela su pojave kod kojih su nepoznate ili priroda ili intenzitet sila koje djeluju u njima ili oboje
Sudari dvaju tijela može biti elastičan djelimično elastičan i neelastičan
Sudari tijela
Sudar je savršeno elastičan kada nema gubitka energije već je ukupna kinetička energija očuvana
Sudar je savršeno neelastičan kada se tijela nakon sudara deformišu spoje i zajedno nastave kretanje kao jedno tijelo Tu se jedan dio kinetičke energije izgubi i pretvori u druge oblike energije
Elastični i neelastični sudariSudar dvije čvrste loptice je približno elastičan
- Pri njemu vrijedi zakon održanja količine kretanja i zakon održanja energije
Swinging Balls
A popular demonstration of conservation of momentum and conservation of energy features several polished steel balls hung in a straight line in contact with each other If one is pulled back and allowed to strike the line one ball flies out the other end If two balls are sent in two come out and so forth
Swinging Balls
Centralni elastični sudari
Ovo je sudar pri kome brzine jedne i druge kuglice leže na istom pravcu koji prolazi središtem obje kugle
Ukupna količina kretanja prije i poslije sudara je ista
22112211 umumvmvm
Centralni elastični sudari
ukupna kinetička energija prije i poslije sudara je istavrijedi zakon održanja en
Centralni elastični sudari
Brzine kugli poslije sudara (dobiju se rješavanjem prethodnih dviju jednadžbi održanja impulsa i energije
21
112122
21
221211
2)(
2)(
mm
vmvmmu
mm
vmvmmu
Predana energija pri centralnom elastičnom sudaru(v2=0)
Predana energija imaće max vrijednost kada su iste mase m1 i m2 Tada je
ΔE = E1
1 1
2 2 331
21 11
1212
E E E
mv vE
E vmv
2
2 11 1
1 2
1 21
1 2
4
m mE E
m m
m mE E
m m
Posebni slučajevi elast sudara jednake mase čestica -izmijeniće brzine Ako druga
kugla miruje poslije sudara prva kugla se zaustavi dok druga odleti brzinom koju je imala prva kugla prije sudara
Savršeno elastična kugla mase m i brzine v udara u vrlo veliku kuglu ili savršeno elastičan zid Kugla se odbija jednakom brzinom kojom je i došla Zid pri tome dobiva impuls sile 2mv a ne dobiva nikakvu energiju jer kugla prilikom sudara ne mijenja energiju
Kada vrlo velika kugla udari kuglicu koja miruje brzina joj se vrlo malo promijeni dok lagana kuglica odleti brzinom koja je dva puta veća od brzine upadne kugle
Centralni neelastični sudari
Pri savršeno neelastičnom sudaru kugle se nakon sudara deformiraju slijepe i kreću zajedno brzinom u
Kinetička energija se smanjuje prilikom neelastičnog sudara
Razlika kinetičkih energija prije i poslije sudara predstavlja gubitak mehaničke energije
Snaga
snaga je brzina vršenja radaP = Wt
Jedinica za snagu je dobila poseban naziv a predstavlja rad od 1J u 1 sekundi tj VAT - W
[1W = 1J1s]- Snaga je skalarna veličina - dobiva se dijeljenjem rada kao skalarne veličine vremenom koje je takođe skalar
- Ako napišemo dA = F middot dL a pošto je dLdt= v onda možemo napisati da je snaga jednaka P = F middot v
Snaga ndash brzina iskorištavanja energije ili brzina
transformacije energijeU slučaju mehaničkog rada (kretanja tijela po nekom putu) razvija se snaga To je brzina iskorištavanja energije ili brzina transformacije energije
komponenta brzine u smjeru kretanja je vα Iz izraza za potencijalnu energiju snaga se računa kao
Snaga je funkcija vremena jer masa ima veću brzinu što tijelo pada duže
Za utvrđivanje te veze potrebno je da izračunamo elementarni rad ΔW koji sila polja pri malom pomjeranju tijela Δs vrši duž proizvoljno izabranog pravca u prostoru Taj rad je jednak
ΔW = FsΔs i važi ΔW=- ΔEp
gdje je Fs projekcija sile F na pravac s
Veza između potencijalne energije i sile
Veza između potencijalne energije i sile
Za potencijalno polje vrijedi da je sila jednaka gradijentu potencijalne energije sa suprotnim znakom
F = - grad Ep
tj )( k
z
Ej
y
Ei
x
EF ppp
a a agrad a i j k
x y z
Zakon održanja impulsa
Proizvod mase čestice i brzine naziva se impuls ili količina kretanja čestice
vmp
Fdt
vmd
dt
pd
Ovo je naopćenitiji slučaj II Newtonovog zakona i zove se zakon promjene
impulsaUkupna količina kretanja zatvorenog
sistema je konstantna bez obzira kakvi se procesi i međujelovanje
događali u sistemuzakon održanja impulsa
constvmpi
iiukupni
Zakon održanja količine kretanja iliimpulsa
Ukupna količina kretanja u zatvorenom izoliranom sistemu je konstantna bez obzira kakvi se procesi odigravaju u sistemu
puk = konst
Iz II Newtonovog zakona
Fuk= dpukdt = 0 slijedi puk = konst
Primjena zakona očuvanja energije i impulsa
Sudari tijela
Elastičan sudar
Neelastičan sudar
Sudari tijela
Najčešća primjena zakona održanja impulsa je u izučavanju sudara tijela
Sudari tijela su pojave kod kojih su nepoznate ili priroda ili intenzitet sila koje djeluju u njima ili oboje
Sudari dvaju tijela može biti elastičan djelimično elastičan i neelastičan
Sudari tijela
Sudar je savršeno elastičan kada nema gubitka energije već je ukupna kinetička energija očuvana
Sudar je savršeno neelastičan kada se tijela nakon sudara deformišu spoje i zajedno nastave kretanje kao jedno tijelo Tu se jedan dio kinetičke energije izgubi i pretvori u druge oblike energije
Elastični i neelastični sudariSudar dvije čvrste loptice je približno elastičan
- Pri njemu vrijedi zakon održanja količine kretanja i zakon održanja energije
Swinging Balls
A popular demonstration of conservation of momentum and conservation of energy features several polished steel balls hung in a straight line in contact with each other If one is pulled back and allowed to strike the line one ball flies out the other end If two balls are sent in two come out and so forth
Swinging Balls
Centralni elastični sudari
Ovo je sudar pri kome brzine jedne i druge kuglice leže na istom pravcu koji prolazi središtem obje kugle
Ukupna količina kretanja prije i poslije sudara je ista
22112211 umumvmvm
Centralni elastični sudari
ukupna kinetička energija prije i poslije sudara je istavrijedi zakon održanja en
Centralni elastični sudari
Brzine kugli poslije sudara (dobiju se rješavanjem prethodnih dviju jednadžbi održanja impulsa i energije
21
112122
21
221211
2)(
2)(
mm
vmvmmu
mm
vmvmmu
Predana energija pri centralnom elastičnom sudaru(v2=0)
Predana energija imaće max vrijednost kada su iste mase m1 i m2 Tada je
ΔE = E1
1 1
2 2 331
21 11
1212
E E E
mv vE
E vmv
2
2 11 1
1 2
1 21
1 2
4
m mE E
m m
m mE E
m m
Posebni slučajevi elast sudara jednake mase čestica -izmijeniće brzine Ako druga
kugla miruje poslije sudara prva kugla se zaustavi dok druga odleti brzinom koju je imala prva kugla prije sudara
Savršeno elastična kugla mase m i brzine v udara u vrlo veliku kuglu ili savršeno elastičan zid Kugla se odbija jednakom brzinom kojom je i došla Zid pri tome dobiva impuls sile 2mv a ne dobiva nikakvu energiju jer kugla prilikom sudara ne mijenja energiju
Kada vrlo velika kugla udari kuglicu koja miruje brzina joj se vrlo malo promijeni dok lagana kuglica odleti brzinom koja je dva puta veća od brzine upadne kugle
Centralni neelastični sudari
Pri savršeno neelastičnom sudaru kugle se nakon sudara deformiraju slijepe i kreću zajedno brzinom u
Kinetička energija se smanjuje prilikom neelastičnog sudara
Razlika kinetičkih energija prije i poslije sudara predstavlja gubitak mehaničke energije
Snaga
snaga je brzina vršenja radaP = Wt
Jedinica za snagu je dobila poseban naziv a predstavlja rad od 1J u 1 sekundi tj VAT - W
[1W = 1J1s]- Snaga je skalarna veličina - dobiva se dijeljenjem rada kao skalarne veličine vremenom koje je takođe skalar
- Ako napišemo dA = F middot dL a pošto je dLdt= v onda možemo napisati da je snaga jednaka P = F middot v
Snaga ndash brzina iskorištavanja energije ili brzina
transformacije energijeU slučaju mehaničkog rada (kretanja tijela po nekom putu) razvija se snaga To je brzina iskorištavanja energije ili brzina transformacije energije
komponenta brzine u smjeru kretanja je vα Iz izraza za potencijalnu energiju snaga se računa kao
Snaga je funkcija vremena jer masa ima veću brzinu što tijelo pada duže
Veza između potencijalne energije i sile
Za potencijalno polje vrijedi da je sila jednaka gradijentu potencijalne energije sa suprotnim znakom
F = - grad Ep
tj )( k
z
Ej
y
Ei
x
EF ppp
a a agrad a i j k
x y z
Zakon održanja impulsa
Proizvod mase čestice i brzine naziva se impuls ili količina kretanja čestice
vmp
Fdt
vmd
dt
pd
Ovo je naopćenitiji slučaj II Newtonovog zakona i zove se zakon promjene
impulsaUkupna količina kretanja zatvorenog
sistema je konstantna bez obzira kakvi se procesi i međujelovanje
događali u sistemuzakon održanja impulsa
constvmpi
iiukupni
Zakon održanja količine kretanja iliimpulsa
Ukupna količina kretanja u zatvorenom izoliranom sistemu je konstantna bez obzira kakvi se procesi odigravaju u sistemu
puk = konst
Iz II Newtonovog zakona
Fuk= dpukdt = 0 slijedi puk = konst
Primjena zakona očuvanja energije i impulsa
Sudari tijela
Elastičan sudar
Neelastičan sudar
Sudari tijela
Najčešća primjena zakona održanja impulsa je u izučavanju sudara tijela
Sudari tijela su pojave kod kojih su nepoznate ili priroda ili intenzitet sila koje djeluju u njima ili oboje
Sudari dvaju tijela može biti elastičan djelimično elastičan i neelastičan
Sudari tijela
Sudar je savršeno elastičan kada nema gubitka energije već je ukupna kinetička energija očuvana
Sudar je savršeno neelastičan kada se tijela nakon sudara deformišu spoje i zajedno nastave kretanje kao jedno tijelo Tu se jedan dio kinetičke energije izgubi i pretvori u druge oblike energije
Elastični i neelastični sudariSudar dvije čvrste loptice je približno elastičan
- Pri njemu vrijedi zakon održanja količine kretanja i zakon održanja energije
Swinging Balls
A popular demonstration of conservation of momentum and conservation of energy features several polished steel balls hung in a straight line in contact with each other If one is pulled back and allowed to strike the line one ball flies out the other end If two balls are sent in two come out and so forth
Swinging Balls
Centralni elastični sudari
Ovo je sudar pri kome brzine jedne i druge kuglice leže na istom pravcu koji prolazi središtem obje kugle
Ukupna količina kretanja prije i poslije sudara je ista
22112211 umumvmvm
Centralni elastični sudari
ukupna kinetička energija prije i poslije sudara je istavrijedi zakon održanja en
Centralni elastični sudari
Brzine kugli poslije sudara (dobiju se rješavanjem prethodnih dviju jednadžbi održanja impulsa i energije
21
112122
21
221211
2)(
2)(
mm
vmvmmu
mm
vmvmmu
Predana energija pri centralnom elastičnom sudaru(v2=0)
Predana energija imaće max vrijednost kada su iste mase m1 i m2 Tada je
ΔE = E1
1 1
2 2 331
21 11
1212
E E E
mv vE
E vmv
2
2 11 1
1 2
1 21
1 2
4
m mE E
m m
m mE E
m m
Posebni slučajevi elast sudara jednake mase čestica -izmijeniće brzine Ako druga
kugla miruje poslije sudara prva kugla se zaustavi dok druga odleti brzinom koju je imala prva kugla prije sudara
Savršeno elastična kugla mase m i brzine v udara u vrlo veliku kuglu ili savršeno elastičan zid Kugla se odbija jednakom brzinom kojom je i došla Zid pri tome dobiva impuls sile 2mv a ne dobiva nikakvu energiju jer kugla prilikom sudara ne mijenja energiju
Kada vrlo velika kugla udari kuglicu koja miruje brzina joj se vrlo malo promijeni dok lagana kuglica odleti brzinom koja je dva puta veća od brzine upadne kugle
Centralni neelastični sudari
Pri savršeno neelastičnom sudaru kugle se nakon sudara deformiraju slijepe i kreću zajedno brzinom u
Kinetička energija se smanjuje prilikom neelastičnog sudara
Razlika kinetičkih energija prije i poslije sudara predstavlja gubitak mehaničke energije
Snaga
snaga je brzina vršenja radaP = Wt
Jedinica za snagu je dobila poseban naziv a predstavlja rad od 1J u 1 sekundi tj VAT - W
[1W = 1J1s]- Snaga je skalarna veličina - dobiva se dijeljenjem rada kao skalarne veličine vremenom koje je takođe skalar
- Ako napišemo dA = F middot dL a pošto je dLdt= v onda možemo napisati da je snaga jednaka P = F middot v
Snaga ndash brzina iskorištavanja energije ili brzina
transformacije energijeU slučaju mehaničkog rada (kretanja tijela po nekom putu) razvija se snaga To je brzina iskorištavanja energije ili brzina transformacije energije
komponenta brzine u smjeru kretanja je vα Iz izraza za potencijalnu energiju snaga se računa kao
Snaga je funkcija vremena jer masa ima veću brzinu što tijelo pada duže
Zakon održanja impulsa
Proizvod mase čestice i brzine naziva se impuls ili količina kretanja čestice
vmp
Fdt
vmd
dt
pd
Ovo je naopćenitiji slučaj II Newtonovog zakona i zove se zakon promjene
impulsaUkupna količina kretanja zatvorenog
sistema je konstantna bez obzira kakvi se procesi i međujelovanje
događali u sistemuzakon održanja impulsa
constvmpi
iiukupni
Zakon održanja količine kretanja iliimpulsa
Ukupna količina kretanja u zatvorenom izoliranom sistemu je konstantna bez obzira kakvi se procesi odigravaju u sistemu
puk = konst
Iz II Newtonovog zakona
Fuk= dpukdt = 0 slijedi puk = konst
Primjena zakona očuvanja energije i impulsa
Sudari tijela
Elastičan sudar
Neelastičan sudar
Sudari tijela
Najčešća primjena zakona održanja impulsa je u izučavanju sudara tijela
Sudari tijela su pojave kod kojih su nepoznate ili priroda ili intenzitet sila koje djeluju u njima ili oboje
Sudari dvaju tijela može biti elastičan djelimično elastičan i neelastičan
Sudari tijela
Sudar je savršeno elastičan kada nema gubitka energije već je ukupna kinetička energija očuvana
Sudar je savršeno neelastičan kada se tijela nakon sudara deformišu spoje i zajedno nastave kretanje kao jedno tijelo Tu se jedan dio kinetičke energije izgubi i pretvori u druge oblike energije
Elastični i neelastični sudariSudar dvije čvrste loptice je približno elastičan
- Pri njemu vrijedi zakon održanja količine kretanja i zakon održanja energije
Swinging Balls
A popular demonstration of conservation of momentum and conservation of energy features several polished steel balls hung in a straight line in contact with each other If one is pulled back and allowed to strike the line one ball flies out the other end If two balls are sent in two come out and so forth
Swinging Balls
Centralni elastični sudari
Ovo je sudar pri kome brzine jedne i druge kuglice leže na istom pravcu koji prolazi središtem obje kugle
Ukupna količina kretanja prije i poslije sudara je ista
22112211 umumvmvm
Centralni elastični sudari
ukupna kinetička energija prije i poslije sudara je istavrijedi zakon održanja en
Centralni elastični sudari
Brzine kugli poslije sudara (dobiju se rješavanjem prethodnih dviju jednadžbi održanja impulsa i energije
21
112122
21
221211
2)(
2)(
mm
vmvmmu
mm
vmvmmu
Predana energija pri centralnom elastičnom sudaru(v2=0)
Predana energija imaće max vrijednost kada su iste mase m1 i m2 Tada je
ΔE = E1
1 1
2 2 331
21 11
1212
E E E
mv vE
E vmv
2
2 11 1
1 2
1 21
1 2
4
m mE E
m m
m mE E
m m
Posebni slučajevi elast sudara jednake mase čestica -izmijeniće brzine Ako druga
kugla miruje poslije sudara prva kugla se zaustavi dok druga odleti brzinom koju je imala prva kugla prije sudara
Savršeno elastična kugla mase m i brzine v udara u vrlo veliku kuglu ili savršeno elastičan zid Kugla se odbija jednakom brzinom kojom je i došla Zid pri tome dobiva impuls sile 2mv a ne dobiva nikakvu energiju jer kugla prilikom sudara ne mijenja energiju
Kada vrlo velika kugla udari kuglicu koja miruje brzina joj se vrlo malo promijeni dok lagana kuglica odleti brzinom koja je dva puta veća od brzine upadne kugle
Centralni neelastični sudari
Pri savršeno neelastičnom sudaru kugle se nakon sudara deformiraju slijepe i kreću zajedno brzinom u
Kinetička energija se smanjuje prilikom neelastičnog sudara
Razlika kinetičkih energija prije i poslije sudara predstavlja gubitak mehaničke energije
Snaga
snaga je brzina vršenja radaP = Wt
Jedinica za snagu je dobila poseban naziv a predstavlja rad od 1J u 1 sekundi tj VAT - W
[1W = 1J1s]- Snaga je skalarna veličina - dobiva se dijeljenjem rada kao skalarne veličine vremenom koje je takođe skalar
- Ako napišemo dA = F middot dL a pošto je dLdt= v onda možemo napisati da je snaga jednaka P = F middot v
Snaga ndash brzina iskorištavanja energije ili brzina
transformacije energijeU slučaju mehaničkog rada (kretanja tijela po nekom putu) razvija se snaga To je brzina iskorištavanja energije ili brzina transformacije energije
komponenta brzine u smjeru kretanja je vα Iz izraza za potencijalnu energiju snaga se računa kao
Snaga je funkcija vremena jer masa ima veću brzinu što tijelo pada duže
Zakon održanja količine kretanja iliimpulsa
Ukupna količina kretanja u zatvorenom izoliranom sistemu je konstantna bez obzira kakvi se procesi odigravaju u sistemu
puk = konst
Iz II Newtonovog zakona
Fuk= dpukdt = 0 slijedi puk = konst
Primjena zakona očuvanja energije i impulsa
Sudari tijela
Elastičan sudar
Neelastičan sudar
Sudari tijela
Najčešća primjena zakona održanja impulsa je u izučavanju sudara tijela
Sudari tijela su pojave kod kojih su nepoznate ili priroda ili intenzitet sila koje djeluju u njima ili oboje
Sudari dvaju tijela može biti elastičan djelimično elastičan i neelastičan
Sudari tijela
Sudar je savršeno elastičan kada nema gubitka energije već je ukupna kinetička energija očuvana
Sudar je savršeno neelastičan kada se tijela nakon sudara deformišu spoje i zajedno nastave kretanje kao jedno tijelo Tu se jedan dio kinetičke energije izgubi i pretvori u druge oblike energije
Elastični i neelastični sudariSudar dvije čvrste loptice je približno elastičan
- Pri njemu vrijedi zakon održanja količine kretanja i zakon održanja energije
Swinging Balls
A popular demonstration of conservation of momentum and conservation of energy features several polished steel balls hung in a straight line in contact with each other If one is pulled back and allowed to strike the line one ball flies out the other end If two balls are sent in two come out and so forth
Swinging Balls
Centralni elastični sudari
Ovo je sudar pri kome brzine jedne i druge kuglice leže na istom pravcu koji prolazi središtem obje kugle
Ukupna količina kretanja prije i poslije sudara je ista
22112211 umumvmvm
Centralni elastični sudari
ukupna kinetička energija prije i poslije sudara je istavrijedi zakon održanja en
Centralni elastični sudari
Brzine kugli poslije sudara (dobiju se rješavanjem prethodnih dviju jednadžbi održanja impulsa i energije
21
112122
21
221211
2)(
2)(
mm
vmvmmu
mm
vmvmmu
Predana energija pri centralnom elastičnom sudaru(v2=0)
Predana energija imaće max vrijednost kada su iste mase m1 i m2 Tada je
ΔE = E1
1 1
2 2 331
21 11
1212
E E E
mv vE
E vmv
2
2 11 1
1 2
1 21
1 2
4
m mE E
m m
m mE E
m m
Posebni slučajevi elast sudara jednake mase čestica -izmijeniće brzine Ako druga
kugla miruje poslije sudara prva kugla se zaustavi dok druga odleti brzinom koju je imala prva kugla prije sudara
Savršeno elastična kugla mase m i brzine v udara u vrlo veliku kuglu ili savršeno elastičan zid Kugla se odbija jednakom brzinom kojom je i došla Zid pri tome dobiva impuls sile 2mv a ne dobiva nikakvu energiju jer kugla prilikom sudara ne mijenja energiju
Kada vrlo velika kugla udari kuglicu koja miruje brzina joj se vrlo malo promijeni dok lagana kuglica odleti brzinom koja je dva puta veća od brzine upadne kugle
Centralni neelastični sudari
Pri savršeno neelastičnom sudaru kugle se nakon sudara deformiraju slijepe i kreću zajedno brzinom u
Kinetička energija se smanjuje prilikom neelastičnog sudara
Razlika kinetičkih energija prije i poslije sudara predstavlja gubitak mehaničke energije
Snaga
snaga je brzina vršenja radaP = Wt
Jedinica za snagu je dobila poseban naziv a predstavlja rad od 1J u 1 sekundi tj VAT - W
[1W = 1J1s]- Snaga je skalarna veličina - dobiva se dijeljenjem rada kao skalarne veličine vremenom koje je takođe skalar
- Ako napišemo dA = F middot dL a pošto je dLdt= v onda možemo napisati da je snaga jednaka P = F middot v
Snaga ndash brzina iskorištavanja energije ili brzina
transformacije energijeU slučaju mehaničkog rada (kretanja tijela po nekom putu) razvija se snaga To je brzina iskorištavanja energije ili brzina transformacije energije
komponenta brzine u smjeru kretanja je vα Iz izraza za potencijalnu energiju snaga se računa kao
Snaga je funkcija vremena jer masa ima veću brzinu što tijelo pada duže
Primjena zakona očuvanja energije i impulsa
Sudari tijela
Elastičan sudar
Neelastičan sudar
Sudari tijela
Najčešća primjena zakona održanja impulsa je u izučavanju sudara tijela
Sudari tijela su pojave kod kojih su nepoznate ili priroda ili intenzitet sila koje djeluju u njima ili oboje
Sudari dvaju tijela može biti elastičan djelimično elastičan i neelastičan
Sudari tijela
Sudar je savršeno elastičan kada nema gubitka energije već je ukupna kinetička energija očuvana
Sudar je savršeno neelastičan kada se tijela nakon sudara deformišu spoje i zajedno nastave kretanje kao jedno tijelo Tu se jedan dio kinetičke energije izgubi i pretvori u druge oblike energije
Elastični i neelastični sudariSudar dvije čvrste loptice je približno elastičan
- Pri njemu vrijedi zakon održanja količine kretanja i zakon održanja energije
Swinging Balls
A popular demonstration of conservation of momentum and conservation of energy features several polished steel balls hung in a straight line in contact with each other If one is pulled back and allowed to strike the line one ball flies out the other end If two balls are sent in two come out and so forth
Swinging Balls
Centralni elastični sudari
Ovo je sudar pri kome brzine jedne i druge kuglice leže na istom pravcu koji prolazi središtem obje kugle
Ukupna količina kretanja prije i poslije sudara je ista
22112211 umumvmvm
Centralni elastični sudari
ukupna kinetička energija prije i poslije sudara je istavrijedi zakon održanja en
Centralni elastični sudari
Brzine kugli poslije sudara (dobiju se rješavanjem prethodnih dviju jednadžbi održanja impulsa i energije
21
112122
21
221211
2)(
2)(
mm
vmvmmu
mm
vmvmmu
Predana energija pri centralnom elastičnom sudaru(v2=0)
Predana energija imaće max vrijednost kada su iste mase m1 i m2 Tada je
ΔE = E1
1 1
2 2 331
21 11
1212
E E E
mv vE
E vmv
2
2 11 1
1 2
1 21
1 2
4
m mE E
m m
m mE E
m m
Posebni slučajevi elast sudara jednake mase čestica -izmijeniće brzine Ako druga
kugla miruje poslije sudara prva kugla se zaustavi dok druga odleti brzinom koju je imala prva kugla prije sudara
Savršeno elastična kugla mase m i brzine v udara u vrlo veliku kuglu ili savršeno elastičan zid Kugla se odbija jednakom brzinom kojom je i došla Zid pri tome dobiva impuls sile 2mv a ne dobiva nikakvu energiju jer kugla prilikom sudara ne mijenja energiju
Kada vrlo velika kugla udari kuglicu koja miruje brzina joj se vrlo malo promijeni dok lagana kuglica odleti brzinom koja je dva puta veća od brzine upadne kugle
Centralni neelastični sudari
Pri savršeno neelastičnom sudaru kugle se nakon sudara deformiraju slijepe i kreću zajedno brzinom u
Kinetička energija se smanjuje prilikom neelastičnog sudara
Razlika kinetičkih energija prije i poslije sudara predstavlja gubitak mehaničke energije
Snaga
snaga je brzina vršenja radaP = Wt
Jedinica za snagu je dobila poseban naziv a predstavlja rad od 1J u 1 sekundi tj VAT - W
[1W = 1J1s]- Snaga je skalarna veličina - dobiva se dijeljenjem rada kao skalarne veličine vremenom koje je takođe skalar
- Ako napišemo dA = F middot dL a pošto je dLdt= v onda možemo napisati da je snaga jednaka P = F middot v
Snaga ndash brzina iskorištavanja energije ili brzina
transformacije energijeU slučaju mehaničkog rada (kretanja tijela po nekom putu) razvija se snaga To je brzina iskorištavanja energije ili brzina transformacije energije
komponenta brzine u smjeru kretanja je vα Iz izraza za potencijalnu energiju snaga se računa kao
Snaga je funkcija vremena jer masa ima veću brzinu što tijelo pada duže
Sudari tijela
Najčešća primjena zakona održanja impulsa je u izučavanju sudara tijela
Sudari tijela su pojave kod kojih su nepoznate ili priroda ili intenzitet sila koje djeluju u njima ili oboje
Sudari dvaju tijela može biti elastičan djelimično elastičan i neelastičan
Sudari tijela
Sudar je savršeno elastičan kada nema gubitka energije već je ukupna kinetička energija očuvana
Sudar je savršeno neelastičan kada se tijela nakon sudara deformišu spoje i zajedno nastave kretanje kao jedno tijelo Tu se jedan dio kinetičke energije izgubi i pretvori u druge oblike energije
Elastični i neelastični sudariSudar dvije čvrste loptice je približno elastičan
- Pri njemu vrijedi zakon održanja količine kretanja i zakon održanja energije
Swinging Balls
A popular demonstration of conservation of momentum and conservation of energy features several polished steel balls hung in a straight line in contact with each other If one is pulled back and allowed to strike the line one ball flies out the other end If two balls are sent in two come out and so forth
Swinging Balls
Centralni elastični sudari
Ovo je sudar pri kome brzine jedne i druge kuglice leže na istom pravcu koji prolazi središtem obje kugle
Ukupna količina kretanja prije i poslije sudara je ista
22112211 umumvmvm
Centralni elastični sudari
ukupna kinetička energija prije i poslije sudara je istavrijedi zakon održanja en
Centralni elastični sudari
Brzine kugli poslije sudara (dobiju se rješavanjem prethodnih dviju jednadžbi održanja impulsa i energije
21
112122
21
221211
2)(
2)(
mm
vmvmmu
mm
vmvmmu
Predana energija pri centralnom elastičnom sudaru(v2=0)
Predana energija imaće max vrijednost kada su iste mase m1 i m2 Tada je
ΔE = E1
1 1
2 2 331
21 11
1212
E E E
mv vE
E vmv
2
2 11 1
1 2
1 21
1 2
4
m mE E
m m
m mE E
m m
Posebni slučajevi elast sudara jednake mase čestica -izmijeniće brzine Ako druga
kugla miruje poslije sudara prva kugla se zaustavi dok druga odleti brzinom koju je imala prva kugla prije sudara
Savršeno elastična kugla mase m i brzine v udara u vrlo veliku kuglu ili savršeno elastičan zid Kugla se odbija jednakom brzinom kojom je i došla Zid pri tome dobiva impuls sile 2mv a ne dobiva nikakvu energiju jer kugla prilikom sudara ne mijenja energiju
Kada vrlo velika kugla udari kuglicu koja miruje brzina joj se vrlo malo promijeni dok lagana kuglica odleti brzinom koja je dva puta veća od brzine upadne kugle
Centralni neelastični sudari
Pri savršeno neelastičnom sudaru kugle se nakon sudara deformiraju slijepe i kreću zajedno brzinom u
Kinetička energija se smanjuje prilikom neelastičnog sudara
Razlika kinetičkih energija prije i poslije sudara predstavlja gubitak mehaničke energije
Snaga
snaga je brzina vršenja radaP = Wt
Jedinica za snagu je dobila poseban naziv a predstavlja rad od 1J u 1 sekundi tj VAT - W
[1W = 1J1s]- Snaga je skalarna veličina - dobiva se dijeljenjem rada kao skalarne veličine vremenom koje je takođe skalar
- Ako napišemo dA = F middot dL a pošto je dLdt= v onda možemo napisati da je snaga jednaka P = F middot v
Snaga ndash brzina iskorištavanja energije ili brzina
transformacije energijeU slučaju mehaničkog rada (kretanja tijela po nekom putu) razvija se snaga To je brzina iskorištavanja energije ili brzina transformacije energije
komponenta brzine u smjeru kretanja je vα Iz izraza za potencijalnu energiju snaga se računa kao
Snaga je funkcija vremena jer masa ima veću brzinu što tijelo pada duže
Sudari tijela
Sudar je savršeno elastičan kada nema gubitka energije već je ukupna kinetička energija očuvana
Sudar je savršeno neelastičan kada se tijela nakon sudara deformišu spoje i zajedno nastave kretanje kao jedno tijelo Tu se jedan dio kinetičke energije izgubi i pretvori u druge oblike energije
Elastični i neelastični sudariSudar dvije čvrste loptice je približno elastičan
- Pri njemu vrijedi zakon održanja količine kretanja i zakon održanja energije
Swinging Balls
A popular demonstration of conservation of momentum and conservation of energy features several polished steel balls hung in a straight line in contact with each other If one is pulled back and allowed to strike the line one ball flies out the other end If two balls are sent in two come out and so forth
Swinging Balls
Centralni elastični sudari
Ovo je sudar pri kome brzine jedne i druge kuglice leže na istom pravcu koji prolazi središtem obje kugle
Ukupna količina kretanja prije i poslije sudara je ista
22112211 umumvmvm
Centralni elastični sudari
ukupna kinetička energija prije i poslije sudara je istavrijedi zakon održanja en
Centralni elastični sudari
Brzine kugli poslije sudara (dobiju se rješavanjem prethodnih dviju jednadžbi održanja impulsa i energije
21
112122
21
221211
2)(
2)(
mm
vmvmmu
mm
vmvmmu
Predana energija pri centralnom elastičnom sudaru(v2=0)
Predana energija imaće max vrijednost kada su iste mase m1 i m2 Tada je
ΔE = E1
1 1
2 2 331
21 11
1212
E E E
mv vE
E vmv
2
2 11 1
1 2
1 21
1 2
4
m mE E
m m
m mE E
m m
Posebni slučajevi elast sudara jednake mase čestica -izmijeniće brzine Ako druga
kugla miruje poslije sudara prva kugla se zaustavi dok druga odleti brzinom koju je imala prva kugla prije sudara
Savršeno elastična kugla mase m i brzine v udara u vrlo veliku kuglu ili savršeno elastičan zid Kugla se odbija jednakom brzinom kojom je i došla Zid pri tome dobiva impuls sile 2mv a ne dobiva nikakvu energiju jer kugla prilikom sudara ne mijenja energiju
Kada vrlo velika kugla udari kuglicu koja miruje brzina joj se vrlo malo promijeni dok lagana kuglica odleti brzinom koja je dva puta veća od brzine upadne kugle
Centralni neelastični sudari
Pri savršeno neelastičnom sudaru kugle se nakon sudara deformiraju slijepe i kreću zajedno brzinom u
Kinetička energija se smanjuje prilikom neelastičnog sudara
Razlika kinetičkih energija prije i poslije sudara predstavlja gubitak mehaničke energije
Snaga
snaga je brzina vršenja radaP = Wt
Jedinica za snagu je dobila poseban naziv a predstavlja rad od 1J u 1 sekundi tj VAT - W
[1W = 1J1s]- Snaga je skalarna veličina - dobiva se dijeljenjem rada kao skalarne veličine vremenom koje je takođe skalar
- Ako napišemo dA = F middot dL a pošto je dLdt= v onda možemo napisati da je snaga jednaka P = F middot v
Snaga ndash brzina iskorištavanja energije ili brzina
transformacije energijeU slučaju mehaničkog rada (kretanja tijela po nekom putu) razvija se snaga To je brzina iskorištavanja energije ili brzina transformacije energije
komponenta brzine u smjeru kretanja je vα Iz izraza za potencijalnu energiju snaga se računa kao
Snaga je funkcija vremena jer masa ima veću brzinu što tijelo pada duže
Elastični i neelastični sudariSudar dvije čvrste loptice je približno elastičan
- Pri njemu vrijedi zakon održanja količine kretanja i zakon održanja energije
Swinging Balls
A popular demonstration of conservation of momentum and conservation of energy features several polished steel balls hung in a straight line in contact with each other If one is pulled back and allowed to strike the line one ball flies out the other end If two balls are sent in two come out and so forth
Swinging Balls
Centralni elastični sudari
Ovo je sudar pri kome brzine jedne i druge kuglice leže na istom pravcu koji prolazi središtem obje kugle
Ukupna količina kretanja prije i poslije sudara je ista
22112211 umumvmvm
Centralni elastični sudari
ukupna kinetička energija prije i poslije sudara je istavrijedi zakon održanja en
Centralni elastični sudari
Brzine kugli poslije sudara (dobiju se rješavanjem prethodnih dviju jednadžbi održanja impulsa i energije
21
112122
21
221211
2)(
2)(
mm
vmvmmu
mm
vmvmmu
Predana energija pri centralnom elastičnom sudaru(v2=0)
Predana energija imaće max vrijednost kada su iste mase m1 i m2 Tada je
ΔE = E1
1 1
2 2 331
21 11
1212
E E E
mv vE
E vmv
2
2 11 1
1 2
1 21
1 2
4
m mE E
m m
m mE E
m m
Posebni slučajevi elast sudara jednake mase čestica -izmijeniće brzine Ako druga
kugla miruje poslije sudara prva kugla se zaustavi dok druga odleti brzinom koju je imala prva kugla prije sudara
Savršeno elastična kugla mase m i brzine v udara u vrlo veliku kuglu ili savršeno elastičan zid Kugla se odbija jednakom brzinom kojom je i došla Zid pri tome dobiva impuls sile 2mv a ne dobiva nikakvu energiju jer kugla prilikom sudara ne mijenja energiju
Kada vrlo velika kugla udari kuglicu koja miruje brzina joj se vrlo malo promijeni dok lagana kuglica odleti brzinom koja je dva puta veća od brzine upadne kugle
Centralni neelastični sudari
Pri savršeno neelastičnom sudaru kugle se nakon sudara deformiraju slijepe i kreću zajedno brzinom u
Kinetička energija se smanjuje prilikom neelastičnog sudara
Razlika kinetičkih energija prije i poslije sudara predstavlja gubitak mehaničke energije
Snaga
snaga je brzina vršenja radaP = Wt
Jedinica za snagu je dobila poseban naziv a predstavlja rad od 1J u 1 sekundi tj VAT - W
[1W = 1J1s]- Snaga je skalarna veličina - dobiva se dijeljenjem rada kao skalarne veličine vremenom koje je takođe skalar
- Ako napišemo dA = F middot dL a pošto je dLdt= v onda možemo napisati da je snaga jednaka P = F middot v
Snaga ndash brzina iskorištavanja energije ili brzina
transformacije energijeU slučaju mehaničkog rada (kretanja tijela po nekom putu) razvija se snaga To je brzina iskorištavanja energije ili brzina transformacije energije
komponenta brzine u smjeru kretanja je vα Iz izraza za potencijalnu energiju snaga se računa kao
Snaga je funkcija vremena jer masa ima veću brzinu što tijelo pada duže
Swinging Balls
A popular demonstration of conservation of momentum and conservation of energy features several polished steel balls hung in a straight line in contact with each other If one is pulled back and allowed to strike the line one ball flies out the other end If two balls are sent in two come out and so forth
Swinging Balls
Centralni elastični sudari
Ovo je sudar pri kome brzine jedne i druge kuglice leže na istom pravcu koji prolazi središtem obje kugle
Ukupna količina kretanja prije i poslije sudara je ista
22112211 umumvmvm
Centralni elastični sudari
ukupna kinetička energija prije i poslije sudara je istavrijedi zakon održanja en
Centralni elastični sudari
Brzine kugli poslije sudara (dobiju se rješavanjem prethodnih dviju jednadžbi održanja impulsa i energije
21
112122
21
221211
2)(
2)(
mm
vmvmmu
mm
vmvmmu
Predana energija pri centralnom elastičnom sudaru(v2=0)
Predana energija imaće max vrijednost kada su iste mase m1 i m2 Tada je
ΔE = E1
1 1
2 2 331
21 11
1212
E E E
mv vE
E vmv
2
2 11 1
1 2
1 21
1 2
4
m mE E
m m
m mE E
m m
Posebni slučajevi elast sudara jednake mase čestica -izmijeniće brzine Ako druga
kugla miruje poslije sudara prva kugla se zaustavi dok druga odleti brzinom koju je imala prva kugla prije sudara
Savršeno elastična kugla mase m i brzine v udara u vrlo veliku kuglu ili savršeno elastičan zid Kugla se odbija jednakom brzinom kojom je i došla Zid pri tome dobiva impuls sile 2mv a ne dobiva nikakvu energiju jer kugla prilikom sudara ne mijenja energiju
Kada vrlo velika kugla udari kuglicu koja miruje brzina joj se vrlo malo promijeni dok lagana kuglica odleti brzinom koja je dva puta veća od brzine upadne kugle
Centralni neelastični sudari
Pri savršeno neelastičnom sudaru kugle se nakon sudara deformiraju slijepe i kreću zajedno brzinom u
Kinetička energija se smanjuje prilikom neelastičnog sudara
Razlika kinetičkih energija prije i poslije sudara predstavlja gubitak mehaničke energije
Snaga
snaga je brzina vršenja radaP = Wt
Jedinica za snagu je dobila poseban naziv a predstavlja rad od 1J u 1 sekundi tj VAT - W
[1W = 1J1s]- Snaga je skalarna veličina - dobiva se dijeljenjem rada kao skalarne veličine vremenom koje je takođe skalar
- Ako napišemo dA = F middot dL a pošto je dLdt= v onda možemo napisati da je snaga jednaka P = F middot v
Snaga ndash brzina iskorištavanja energije ili brzina
transformacije energijeU slučaju mehaničkog rada (kretanja tijela po nekom putu) razvija se snaga To je brzina iskorištavanja energije ili brzina transformacije energije
komponenta brzine u smjeru kretanja je vα Iz izraza za potencijalnu energiju snaga se računa kao
Snaga je funkcija vremena jer masa ima veću brzinu što tijelo pada duže
Swinging Balls
Centralni elastični sudari
Ovo je sudar pri kome brzine jedne i druge kuglice leže na istom pravcu koji prolazi središtem obje kugle
Ukupna količina kretanja prije i poslije sudara je ista
22112211 umumvmvm
Centralni elastični sudari
ukupna kinetička energija prije i poslije sudara je istavrijedi zakon održanja en
Centralni elastični sudari
Brzine kugli poslije sudara (dobiju se rješavanjem prethodnih dviju jednadžbi održanja impulsa i energije
21
112122
21
221211
2)(
2)(
mm
vmvmmu
mm
vmvmmu
Predana energija pri centralnom elastičnom sudaru(v2=0)
Predana energija imaće max vrijednost kada su iste mase m1 i m2 Tada je
ΔE = E1
1 1
2 2 331
21 11
1212
E E E
mv vE
E vmv
2
2 11 1
1 2
1 21
1 2
4
m mE E
m m
m mE E
m m
Posebni slučajevi elast sudara jednake mase čestica -izmijeniće brzine Ako druga
kugla miruje poslije sudara prva kugla se zaustavi dok druga odleti brzinom koju je imala prva kugla prije sudara
Savršeno elastična kugla mase m i brzine v udara u vrlo veliku kuglu ili savršeno elastičan zid Kugla se odbija jednakom brzinom kojom je i došla Zid pri tome dobiva impuls sile 2mv a ne dobiva nikakvu energiju jer kugla prilikom sudara ne mijenja energiju
Kada vrlo velika kugla udari kuglicu koja miruje brzina joj se vrlo malo promijeni dok lagana kuglica odleti brzinom koja je dva puta veća od brzine upadne kugle
Centralni neelastični sudari
Pri savršeno neelastičnom sudaru kugle se nakon sudara deformiraju slijepe i kreću zajedno brzinom u
Kinetička energija se smanjuje prilikom neelastičnog sudara
Razlika kinetičkih energija prije i poslije sudara predstavlja gubitak mehaničke energije
Snaga
snaga je brzina vršenja radaP = Wt
Jedinica za snagu je dobila poseban naziv a predstavlja rad od 1J u 1 sekundi tj VAT - W
[1W = 1J1s]- Snaga je skalarna veličina - dobiva se dijeljenjem rada kao skalarne veličine vremenom koje je takođe skalar
- Ako napišemo dA = F middot dL a pošto je dLdt= v onda možemo napisati da je snaga jednaka P = F middot v
Snaga ndash brzina iskorištavanja energije ili brzina
transformacije energijeU slučaju mehaničkog rada (kretanja tijela po nekom putu) razvija se snaga To je brzina iskorištavanja energije ili brzina transformacije energije
komponenta brzine u smjeru kretanja je vα Iz izraza za potencijalnu energiju snaga se računa kao
Snaga je funkcija vremena jer masa ima veću brzinu što tijelo pada duže
Centralni elastični sudari
Ovo je sudar pri kome brzine jedne i druge kuglice leže na istom pravcu koji prolazi središtem obje kugle
Ukupna količina kretanja prije i poslije sudara je ista
22112211 umumvmvm
Centralni elastični sudari
ukupna kinetička energija prije i poslije sudara je istavrijedi zakon održanja en
Centralni elastični sudari
Brzine kugli poslije sudara (dobiju se rješavanjem prethodnih dviju jednadžbi održanja impulsa i energije
21
112122
21
221211
2)(
2)(
mm
vmvmmu
mm
vmvmmu
Predana energija pri centralnom elastičnom sudaru(v2=0)
Predana energija imaće max vrijednost kada su iste mase m1 i m2 Tada je
ΔE = E1
1 1
2 2 331
21 11
1212
E E E
mv vE
E vmv
2
2 11 1
1 2
1 21
1 2
4
m mE E
m m
m mE E
m m
Posebni slučajevi elast sudara jednake mase čestica -izmijeniće brzine Ako druga
kugla miruje poslije sudara prva kugla se zaustavi dok druga odleti brzinom koju je imala prva kugla prije sudara
Savršeno elastična kugla mase m i brzine v udara u vrlo veliku kuglu ili savršeno elastičan zid Kugla se odbija jednakom brzinom kojom je i došla Zid pri tome dobiva impuls sile 2mv a ne dobiva nikakvu energiju jer kugla prilikom sudara ne mijenja energiju
Kada vrlo velika kugla udari kuglicu koja miruje brzina joj se vrlo malo promijeni dok lagana kuglica odleti brzinom koja je dva puta veća od brzine upadne kugle
Centralni neelastični sudari
Pri savršeno neelastičnom sudaru kugle se nakon sudara deformiraju slijepe i kreću zajedno brzinom u
Kinetička energija se smanjuje prilikom neelastičnog sudara
Razlika kinetičkih energija prije i poslije sudara predstavlja gubitak mehaničke energije
Snaga
snaga je brzina vršenja radaP = Wt
Jedinica za snagu je dobila poseban naziv a predstavlja rad od 1J u 1 sekundi tj VAT - W
[1W = 1J1s]- Snaga je skalarna veličina - dobiva se dijeljenjem rada kao skalarne veličine vremenom koje je takođe skalar
- Ako napišemo dA = F middot dL a pošto je dLdt= v onda možemo napisati da je snaga jednaka P = F middot v
Snaga ndash brzina iskorištavanja energije ili brzina
transformacije energijeU slučaju mehaničkog rada (kretanja tijela po nekom putu) razvija se snaga To je brzina iskorištavanja energije ili brzina transformacije energije
komponenta brzine u smjeru kretanja je vα Iz izraza za potencijalnu energiju snaga se računa kao
Snaga je funkcija vremena jer masa ima veću brzinu što tijelo pada duže
Centralni elastični sudari
ukupna kinetička energija prije i poslije sudara je istavrijedi zakon održanja en
Centralni elastični sudari
Brzine kugli poslije sudara (dobiju se rješavanjem prethodnih dviju jednadžbi održanja impulsa i energije
21
112122
21
221211
2)(
2)(
mm
vmvmmu
mm
vmvmmu
Predana energija pri centralnom elastičnom sudaru(v2=0)
Predana energija imaće max vrijednost kada su iste mase m1 i m2 Tada je
ΔE = E1
1 1
2 2 331
21 11
1212
E E E
mv vE
E vmv
2
2 11 1
1 2
1 21
1 2
4
m mE E
m m
m mE E
m m
Posebni slučajevi elast sudara jednake mase čestica -izmijeniće brzine Ako druga
kugla miruje poslije sudara prva kugla se zaustavi dok druga odleti brzinom koju je imala prva kugla prije sudara
Savršeno elastična kugla mase m i brzine v udara u vrlo veliku kuglu ili savršeno elastičan zid Kugla se odbija jednakom brzinom kojom je i došla Zid pri tome dobiva impuls sile 2mv a ne dobiva nikakvu energiju jer kugla prilikom sudara ne mijenja energiju
Kada vrlo velika kugla udari kuglicu koja miruje brzina joj se vrlo malo promijeni dok lagana kuglica odleti brzinom koja je dva puta veća od brzine upadne kugle
Centralni neelastični sudari
Pri savršeno neelastičnom sudaru kugle se nakon sudara deformiraju slijepe i kreću zajedno brzinom u
Kinetička energija se smanjuje prilikom neelastičnog sudara
Razlika kinetičkih energija prije i poslije sudara predstavlja gubitak mehaničke energije
Snaga
snaga je brzina vršenja radaP = Wt
Jedinica za snagu je dobila poseban naziv a predstavlja rad od 1J u 1 sekundi tj VAT - W
[1W = 1J1s]- Snaga je skalarna veličina - dobiva se dijeljenjem rada kao skalarne veličine vremenom koje je takođe skalar
- Ako napišemo dA = F middot dL a pošto je dLdt= v onda možemo napisati da je snaga jednaka P = F middot v
Snaga ndash brzina iskorištavanja energije ili brzina
transformacije energijeU slučaju mehaničkog rada (kretanja tijela po nekom putu) razvija se snaga To je brzina iskorištavanja energije ili brzina transformacije energije
komponenta brzine u smjeru kretanja je vα Iz izraza za potencijalnu energiju snaga se računa kao
Snaga je funkcija vremena jer masa ima veću brzinu što tijelo pada duže
Centralni elastični sudari
Brzine kugli poslije sudara (dobiju se rješavanjem prethodnih dviju jednadžbi održanja impulsa i energije
21
112122
21
221211
2)(
2)(
mm
vmvmmu
mm
vmvmmu
Predana energija pri centralnom elastičnom sudaru(v2=0)
Predana energija imaće max vrijednost kada su iste mase m1 i m2 Tada je
ΔE = E1
1 1
2 2 331
21 11
1212
E E E
mv vE
E vmv
2
2 11 1
1 2
1 21
1 2
4
m mE E
m m
m mE E
m m
Posebni slučajevi elast sudara jednake mase čestica -izmijeniće brzine Ako druga
kugla miruje poslije sudara prva kugla se zaustavi dok druga odleti brzinom koju je imala prva kugla prije sudara
Savršeno elastična kugla mase m i brzine v udara u vrlo veliku kuglu ili savršeno elastičan zid Kugla se odbija jednakom brzinom kojom je i došla Zid pri tome dobiva impuls sile 2mv a ne dobiva nikakvu energiju jer kugla prilikom sudara ne mijenja energiju
Kada vrlo velika kugla udari kuglicu koja miruje brzina joj se vrlo malo promijeni dok lagana kuglica odleti brzinom koja je dva puta veća od brzine upadne kugle
Centralni neelastični sudari
Pri savršeno neelastičnom sudaru kugle se nakon sudara deformiraju slijepe i kreću zajedno brzinom u
Kinetička energija se smanjuje prilikom neelastičnog sudara
Razlika kinetičkih energija prije i poslije sudara predstavlja gubitak mehaničke energije
Snaga
snaga je brzina vršenja radaP = Wt
Jedinica za snagu je dobila poseban naziv a predstavlja rad od 1J u 1 sekundi tj VAT - W
[1W = 1J1s]- Snaga je skalarna veličina - dobiva se dijeljenjem rada kao skalarne veličine vremenom koje je takođe skalar
- Ako napišemo dA = F middot dL a pošto je dLdt= v onda možemo napisati da je snaga jednaka P = F middot v
Snaga ndash brzina iskorištavanja energije ili brzina
transformacije energijeU slučaju mehaničkog rada (kretanja tijela po nekom putu) razvija se snaga To je brzina iskorištavanja energije ili brzina transformacije energije
komponenta brzine u smjeru kretanja je vα Iz izraza za potencijalnu energiju snaga se računa kao
Snaga je funkcija vremena jer masa ima veću brzinu što tijelo pada duže
Predana energija pri centralnom elastičnom sudaru(v2=0)
Predana energija imaće max vrijednost kada su iste mase m1 i m2 Tada je
ΔE = E1
1 1
2 2 331
21 11
1212
E E E
mv vE
E vmv
2
2 11 1
1 2
1 21
1 2
4
m mE E
m m
m mE E
m m
Posebni slučajevi elast sudara jednake mase čestica -izmijeniće brzine Ako druga
kugla miruje poslije sudara prva kugla se zaustavi dok druga odleti brzinom koju je imala prva kugla prije sudara
Savršeno elastična kugla mase m i brzine v udara u vrlo veliku kuglu ili savršeno elastičan zid Kugla se odbija jednakom brzinom kojom je i došla Zid pri tome dobiva impuls sile 2mv a ne dobiva nikakvu energiju jer kugla prilikom sudara ne mijenja energiju
Kada vrlo velika kugla udari kuglicu koja miruje brzina joj se vrlo malo promijeni dok lagana kuglica odleti brzinom koja je dva puta veća od brzine upadne kugle
Centralni neelastični sudari
Pri savršeno neelastičnom sudaru kugle se nakon sudara deformiraju slijepe i kreću zajedno brzinom u
Kinetička energija se smanjuje prilikom neelastičnog sudara
Razlika kinetičkih energija prije i poslije sudara predstavlja gubitak mehaničke energije
Snaga
snaga je brzina vršenja radaP = Wt
Jedinica za snagu je dobila poseban naziv a predstavlja rad od 1J u 1 sekundi tj VAT - W
[1W = 1J1s]- Snaga je skalarna veličina - dobiva se dijeljenjem rada kao skalarne veličine vremenom koje je takođe skalar
- Ako napišemo dA = F middot dL a pošto je dLdt= v onda možemo napisati da je snaga jednaka P = F middot v
Snaga ndash brzina iskorištavanja energije ili brzina
transformacije energijeU slučaju mehaničkog rada (kretanja tijela po nekom putu) razvija se snaga To je brzina iskorištavanja energije ili brzina transformacije energije
komponenta brzine u smjeru kretanja je vα Iz izraza za potencijalnu energiju snaga se računa kao
Snaga je funkcija vremena jer masa ima veću brzinu što tijelo pada duže
Posebni slučajevi elast sudara jednake mase čestica -izmijeniće brzine Ako druga
kugla miruje poslije sudara prva kugla se zaustavi dok druga odleti brzinom koju je imala prva kugla prije sudara
Savršeno elastična kugla mase m i brzine v udara u vrlo veliku kuglu ili savršeno elastičan zid Kugla se odbija jednakom brzinom kojom je i došla Zid pri tome dobiva impuls sile 2mv a ne dobiva nikakvu energiju jer kugla prilikom sudara ne mijenja energiju
Kada vrlo velika kugla udari kuglicu koja miruje brzina joj se vrlo malo promijeni dok lagana kuglica odleti brzinom koja je dva puta veća od brzine upadne kugle
Centralni neelastični sudari
Pri savršeno neelastičnom sudaru kugle se nakon sudara deformiraju slijepe i kreću zajedno brzinom u
Kinetička energija se smanjuje prilikom neelastičnog sudara
Razlika kinetičkih energija prije i poslije sudara predstavlja gubitak mehaničke energije
Snaga
snaga je brzina vršenja radaP = Wt
Jedinica za snagu je dobila poseban naziv a predstavlja rad od 1J u 1 sekundi tj VAT - W
[1W = 1J1s]- Snaga je skalarna veličina - dobiva se dijeljenjem rada kao skalarne veličine vremenom koje je takođe skalar
- Ako napišemo dA = F middot dL a pošto je dLdt= v onda možemo napisati da je snaga jednaka P = F middot v
Snaga ndash brzina iskorištavanja energije ili brzina
transformacije energijeU slučaju mehaničkog rada (kretanja tijela po nekom putu) razvija se snaga To je brzina iskorištavanja energije ili brzina transformacije energije
komponenta brzine u smjeru kretanja je vα Iz izraza za potencijalnu energiju snaga se računa kao
Snaga je funkcija vremena jer masa ima veću brzinu što tijelo pada duže
Centralni neelastični sudari
Pri savršeno neelastičnom sudaru kugle se nakon sudara deformiraju slijepe i kreću zajedno brzinom u
Kinetička energija se smanjuje prilikom neelastičnog sudara
Razlika kinetičkih energija prije i poslije sudara predstavlja gubitak mehaničke energije
Snaga
snaga je brzina vršenja radaP = Wt
Jedinica za snagu je dobila poseban naziv a predstavlja rad od 1J u 1 sekundi tj VAT - W
[1W = 1J1s]- Snaga je skalarna veličina - dobiva se dijeljenjem rada kao skalarne veličine vremenom koje je takođe skalar
- Ako napišemo dA = F middot dL a pošto je dLdt= v onda možemo napisati da je snaga jednaka P = F middot v
Snaga ndash brzina iskorištavanja energije ili brzina
transformacije energijeU slučaju mehaničkog rada (kretanja tijela po nekom putu) razvija se snaga To je brzina iskorištavanja energije ili brzina transformacije energije
komponenta brzine u smjeru kretanja je vα Iz izraza za potencijalnu energiju snaga se računa kao
Snaga je funkcija vremena jer masa ima veću brzinu što tijelo pada duže
Snaga
snaga je brzina vršenja radaP = Wt
Jedinica za snagu je dobila poseban naziv a predstavlja rad od 1J u 1 sekundi tj VAT - W
[1W = 1J1s]- Snaga je skalarna veličina - dobiva se dijeljenjem rada kao skalarne veličine vremenom koje je takođe skalar
- Ako napišemo dA = F middot dL a pošto je dLdt= v onda možemo napisati da je snaga jednaka P = F middot v
Snaga ndash brzina iskorištavanja energije ili brzina
transformacije energijeU slučaju mehaničkog rada (kretanja tijela po nekom putu) razvija se snaga To je brzina iskorištavanja energije ili brzina transformacije energije
komponenta brzine u smjeru kretanja je vα Iz izraza za potencijalnu energiju snaga se računa kao
Snaga je funkcija vremena jer masa ima veću brzinu što tijelo pada duže
Snaga ndash brzina iskorištavanja energije ili brzina
transformacije energijeU slučaju mehaničkog rada (kretanja tijela po nekom putu) razvija se snaga To je brzina iskorištavanja energije ili brzina transformacije energije
komponenta brzine u smjeru kretanja je vα Iz izraza za potencijalnu energiju snaga se računa kao
Snaga je funkcija vremena jer masa ima veću brzinu što tijelo pada duže