Przemiany energii w ruchu jednostajnym

1.Ruch jednostajny

Ruch, w którym wartość prędkości jest stała, więc w równych odstępach czasu ciało pokonuje równe drogi. Jeśli ruch odbywa się po linii prostej, przyspieszenie wynosi $0$.

2.Prędkość stała

Oznacza, że nie zmienia się wartość prędkości ciała. W ruchu jednostajnym prostoliniowym siła wypadkowa działająca na ciało jest równa $0$.

3.Energia kinetyczna

Energia związana z ruchem ciała. Wyraża się wzorem $E_k=\frac{mv^2}{2}$. W ruchu jednostajnym o stałej prędkości energia kinetyczna pozostaje stała.

4.Zasada bezwładności

Jeśli na ciało nie działa siła wypadkowa, ciało pozostaje w spoczynku albo porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym. To I zasada dynamiki Newtona.

5.Siła wypadkowa

Wektorowa suma wszystkich sił działających na ciało. Gdy jest równa $0$, nie zmienia się prędkość ciała; gdy jest różna od zera, pojawia się przyspieszenie.

6.Praca mechaniczna

Praca siły to przekaz energii przez działanie siły na drodze. Dla siły zgodnej z ruchem: $W=Fs$. Jednostką jest dżul, $1\,J$.

7.Moc

Szybkość wykonywania pracy lub przekazywania energii. Średnio: $P=\frac{W}{t}$, a przy ruchu jednostajnym i stałej sile zgodnej z ruchem: $P=Fv$. Jednostką jest wat, $1\,W$.

8.Siły oporu ruchu

Siły przeciwnie skierowane do ruchu, np. tarcie i opór powietrza. Powodują, że aby utrzymać ruch jednostajny, trzeba działać siłą napędową o tej samej wartości.

9.Siła napędowa

Siła podtrzymująca ruch, np. od silnika, mięśni lub śruby napędowej. W ruchu jednostajnym równoważy siły oporu, więc wartość siły wypadkowej wynosi $0$.

10.Tarcie

Siła oporu pojawiająca się przy styku powierzchni. W ruchu jednostajnym po poziomej powierzchni praca siły napędowej często zamienia się głównie w energię wewnętrzną ciał i otoczenia.

11.Energia wewnętrzna

Energia związana z chaotycznym ruchem i oddziaływaniami cząsteczek. Wskutek tarcia lub oporu powietrza część energii dostarczanej przez napęd zamienia się właśnie w energię wewnętrzną.

12.Zasada zachowania energii

Energia nie znika i nie powstaje z niczego, lecz zmienia postać. W ruchu jednostajnym energia dostarczana przez źródło może być na bieżąco zamieniana np. w ciepło, mimo że energia kinetyczna się nie zmienia.

13.Równowaga sił w ruchu

W ruchu jednostajnym prostoliniowym siła napędowa i siły oporu równoważą się. Nie oznacza to braku przemian energii, lecz brak zmiany energii kinetycznej.

14.Praca siły oporu

Praca siły oporu jest ujemna względem kierunku ruchu, bo siła działa przeciwnie do przemieszczenia. Oznacza to zmniejszanie energii mechanicznej lub zamianę jej na inne formy.

15.Ruch po poziomej drodze

Jeśli ciało porusza się po poziomej drodze ruchem jednostajnym, jego energia potencjalna grawitacji się nie zmienia. Analizuje się wtedy głównie energię kinetyczną, pracę i straty na opory.

16.Sprawność

Stosunek energii lub mocy użytecznej do dostarczonej. W praktyce część energii źródła zamienia się na ciepło, więc sprawność urządzeń podtrzymujących ruch jest mniejsza niż $100\%$.