If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Ако си зад уеб филтър, моля, увери се, че домейните *. kastatic.org и *. kasandbox.org са разрешени.

Основно съдържание
Текущ час:0:00Обща продължителност:7:46

Въпроси със свободен отговор по Физика за напреднали 1

Видео транскрипция

"Един блок в началото е при позиция х = 0 и в контакт с непритисната пружина с пренебрежима маса. Блокът е избутан назад по повърхност без триене от позиция х = 0 до х = -D, както е показано по-горе, притискайки пружината с делта х равно на D." Блокът тръгва от тук и е само в контакт с пружината, тоест в началото пружината не е притисната, а само докосва блока. И после започваме да притискаме пружината, като бутаме блока наляво и я свиваме с разстояние D. Това ни казват тук, че делта х е равна на D. Притискаме, преместваме този блок наляво с D, това притиска пружината с D. "Блокът бива пуснат. При х = 0 блокът достига до неравна част от трасето и в крайна сметка стига до състояние на покой при позиция x = 3D." Когато притиснем пружината, извършваме работа, за да притиснем пружината, а тази работа, която извършваме, бива съхранена като потенциална енергия в системата пружина-блок. И после, когато пуснем, тази потенциална енергия ще бъде преобразувана в кинетична енергия и този блок ще бъде ускорен, чак докато не стигнем обратно до х = 0, а тогава пружината отново не е притисната, така че след тази точка няма да продължи да бута блока. И после блокът ще има тази кинетична енергия и ако нямаше триене в тази сива част тук, щеше да продължи да се движи вечно. И ако няма съпротивление на въздуха – и тук приемаме, че няма съпротивление на въздуха – но тъй като има триене, това просто ще намали скоростта си с постоянна скорост. Ще имаш постоянна сила на триене, приложена върху този блок. Да видим, те ни казват, че това ще стигне до покой при х = 3D, а коефициентът на кинетично триене между блока и неравното трасе е му. "На осите по-долу скицирай и надпиши графиките на следните две величини като функция на позицията на блока между х = -D и х = 3D. Не е нужно да изчисляваш стойностите за вертикалната ос, но същата вертикална скала трябва да бъде използвана и за двете величини." Те имат "кинетичната енергия на блока" и "потенциалната енергия на системата блок-пружина". Нека първо се фокусираме върху потенциалната енергия U, понеже когато започнем първата част на това, когато притискаме пружината, тогава започваме да поставяме потенциална енергия в тази система пружина-блок. Трябва да помислиш каква е потенциалната енергия на една притисната пружина. Потенциалната енергия е равна на 1/2 по константата на пружината по колко притискаш пружината на квадрат. Делта х е колко притискаме пружината и това трябва да е на квадрат. Ако това, което записах, ти е напълно непознато, окуражавам те да гледаш видеата в Кан Академия за потенциалната енергия на една притисната пружина или работата, необходима за притискане на пружина, понеже работата, необходима за притискане на пружина, ще е потенциалната енергия, която поставяш в тази пружина. И когато притискаме пружината до D, ще получиш потенциална енергия от 1/2 по константата на пружината – промяната ни в х е D – по D^2. Нека поставим това ето тук. Точно когато сме при х = 0, няма потенциална енергия в системата ни, но тогава започваме да я притискаме, и когато стигнем до х = D, ще имаме потенциална енергия от 1/2 по константата на пружината по D^2. Нека кажем, че това ето тук... Всъщност нека направя... Ще го направя ето тук, защото ще ми е полезно по-късно. Да кажем, че това ето тук е 1/2 по константата на пружината по D^2. Такава ще е потенциалната ни енергия, след като сме притиснали пружината с D. И това няма да е линейна зависимост. Помни, потенциалната енергия е равна на 1/2 по константата на пружината, по колко притискаш пружината на квадрат. Потенциалната енергия се увеличава с квадрата на това колко притискаш пружината. Когато сме притиснали пружината наполовина толкова, ще имаме 1/4 от потенциалната енергия. Ще изглежда ето така – можеш да го приемеш като лявата страна на една парабола. Ще изглежда подобно на това. Това е потенциалната енергия. Когато си в тази точка, когато това е напълно притиснато и го пуснеш, какво се случва? Тази потенциална енергия се превръща в кинетична енергия, така че докато пружината ускорява блока, ще слезеш надолу по тази крива на потенциалната енергия, докато отиваш надясно, а после тя се превръща в кинетична енергия. Потенциалната енергия плюс кинетичната енергия трябва да е константа, поне през този период от х = -D до х = 0. Кинетичната енергия започва от 0, това е неподвижно, но после блокът започва да се ускорява. И сборът от тези две неща трябва да е равен на 1/2 по константата на пружината по D^2. И можеш да видиш, че ако събереш тези две криви при коя да е позиция, техният сбор ще е тази стойност. Точно когато се върнеш до х = 0 цялата тази потенциална енергия се преобразува в кинетична енергия. И после тази кинетична енергия – ще останем при тази висока кинетична енергия, ако няма триене или съпротивление на въздуха. Но знаем, че блокът стига до покой при х = 3D. В този момент цялата кинетична енергия е изчезнала и може да се запиташ в какво се е превърнала. Тя се е превърнала в топлина поради триенето. Енергията не може да бъде създадена от нищото или изгубена в нищото, тя се преобразува от един вид в друг. И въпросът е какъв вид крива е това. Дали просто свързваме тези с една права, или е някакъв вид крива? И ключовото нещо, което да осъзнаем, е, че имаш постоянна сила на триене през цялото време, през което блокът се забавя, коефициентът на триене не се променя, а и масата на блока не се променя, така че силата на триене ще е същата. И действа срещу движението на блока. Можеш да приемеш, че триенето извършва тази отрицателна работа и отнема енергия. Ако помислиш за него по отношение на разстоянието, за дадено количество разстояние, то отнема същото количество енергия, извършва същото количество отрицателна работа. Това ще намалее линейно. Нека начертая това. Ще е линейно намаляване, ето така. И ключовото нещо, което да си припомниш, е, че това е диаграма на енергията и позицията, а не на скоростта и позицията или скоростта и времето, или енергията и времето. Това е енергия и позиция и това ни дава тази линейна зависимост тук. Имаме кинетичната енергия k на блока. Това направих в лилаво – това е кинетичната енергия. И в синьо, за да се уверим, че я надписах правилно, това е потенциалната енергия.
AP® е регистрирана търговска марка на College Board, които не са прегледали този ресурс.