Lekce IV / 10 - Mechanická energie 2

Cíl lekce:

Žáci se naučí chápat fyzikální pojem energie, naučí se rozeznávat polohovou a pohybovou energii a jejich využití v životě. Přeměnu energie si vyzkouší na modelu loďky.

Zeptejte se Vašich dětí:

Může energie zmizet z tohoto světa?
Pomocí čeho se mohou pohybovat lodě?
Co je to lodní šroub a z čeho je vyroben?
Která část naší lodičky umožňuje její pohyb?
Proč je loď dodnes člověkem hojně využívána?
Jaké znáte další jednoduché stroje?

Mechanická energie

Mechanická energie je fyzikální veličina, která vyjadřuje míru schopnosti tělesa konat mechanickou práci, tzn. působit silou na jiné těleso a posouvat je po určité dráze. Mechanická energie je jedna z mnoha druhů energie.

Mechanickou energii mají:

Tělesa, která se vzájemně pohybují - kinetická energie (pohybová energie).
Tělesa, která jsou v silových polích jiných těles - potenciální energie. Především hovoříme o tíhové potenciální energii, kterou má každé těleso v silovém poli Země.
Pružná tělesa, která jsou stlačená nebo natažená - potenciální energie pružnosti.

Popis a rozdělení mechanické energi

Obrázek Popis a rozdělení mechanické energie od VNB

Zákon zachování energie

Přeměna mechanické energie mezi tělesy v izolované mechanické soustavě se děje konáním mechanické práce jednoho tělesa na druhé a platí pro ni zákon zachování mechanické energie, který je zvláštním případem obecného zákona zachování energie. Jedná se o jeden ze základních a nejčastěji používaných fyzikálních zákonů. Tento zákon konstatuje, že energii nelze vyrobit ani zničit, ale pouze přeměnit na jiný druh energie.

Přeměna energie

Energie objektu má jednu přirozenou vlastnost – mění se při interakci s okolím. Lze také očekávat, že se bude měnit i energie okolí. Hovoříme tedy o výměně/přenosu energie mezi objektem a jeho okolím. Přenos energie může být způsoben silovým působením (práce) nebo tepelnou výměnou.

Působíme-li na těleso určitou silou tak, že velikost jeho rychlosti přitom roste, roste i jeho kinetická energie. A naopak, jestliže se těleso vlivem výsledné síly zpomaluje, klesá i jeho kinetická energie.

Vzájemné přeměny polohové a pohybové energie
Obrázek Car (beetle) od Chrisdesign, upraveno, [Public Domain], via openclipart

V bodě A má auto největší potenciální tíhovou energii. Při pohybu do bodu B se zvyšuje kinetická energie (rychlost) a snižuje se potenciální tíhová energie. Z bodu B do bodu C se naopak snižuje energie kinetická a zvyšuje se energie potencionální tíhová.

Loď

Loď je dopravní prostředek, druh plavidla, sloužící zpravidla k pohybu po vodní hladině. Je využívána k přepravě osob a nákladu. Ve většině případů je shora krytá palubou. Pro pohyb je často využíván šroub. Lodní šroub je součást lodí, která svým rotačním pohybem vytváří sílu, která loď pohání. Šroub urychluje masu vody směrem vzad a výsledkem je reakční síla využitá k pohybu lodi vpřed.

Lodní šroub
Obrázek Great Britain propeller and rudder wideshot od "Derbyshire Dale" (Derbyshire Dale's photostream, flickr.com.) [CC-BY-2.0], via Wikimedia Commons

Pokud vás téma zaujalo a chcete se dozvědět více: