План лекції

1. Механічна робота.
2. Потужність.
3. Механічна енергія: кінетична і потенціальна.
4. Закон збереження механічної енергії.
5. Імпульс тіла та імпульс сили.
6. Пружні і непружні зіткнення.
7. Закон збереження імпульсу.
8. Реактивний рух.
9. Рух рідини і газу.
10. Підіймальна сила крила.

1. Тіло, яке знаходиться в стані спокою, не виконує роботи. Але коли тіло переміщується або змінює свій механічний стан під дією сили, то кажуть, що воно виконує роботу, точніше сила виконує механічну роботу. Механічна робота (А) - це фізична величина, яка характеризує зміну механічного стану тіла й дорівнює добутку модуля сили F, модуля переміщення s і косинуса кута α між вектором сили та вектором переміщення: А = F s cos α. Одиниця роботи в СІ - джоуль (1 Дж). Робота є скалярною величиною. Отже, для того, щоб тіло виконувало роботу, необхідно, щоб на нього діяла певна сила і тіло здійснювало переміщення.
2. Швидкість виконання роботи характеризує фізична величина - потужність, позначають літерою P (або N). Одиницею вимірювання є ват (1 Вт). Визначають за формулою P = A/t  або P = Fv.
3. Фізична величина, що характеризує здатність тіла (системи тіл) виконати роботу, називається механічною енергією. Є кінетична енергія і потенціальна енергія. Кінетична енергія - це фізична величина, яка характеризує механічний стан рухомого тіла і дорівнює половині добутку маси тіла m на квадрат швидкості v його руху: E_к  = mv² / 2. Потенціальна енергія - це енергія, яку має тіло внаслідок взаємодії з іншими тілами або частин тіла між собою. Потенціальну енергію піднятого тіла обчислюють за формулою E_p = mgh. Потенціальну енергію пружно деформованого тіла визначають за формулою E_p = kx²  / 2.
4. Суму потенціальної і кінетичної енергій системи називають повною механічною енергією системи тіл. Закон збереження повної механічної енергії: у замкненій системі тіл, які взаємодіють тільки консервативними силами, повна механічна енергія залишається незмінною. E_po + E_ko = E_p = E_k
5. Фізична величина рівна добутку маси тіла m на швидкість його руху v називається імпульсом тіла або кількістю руху: p = mv. За одиницю імпульсу прийнято кілограм-метр за секунду (1 кг*м/с). Спокій і рух тіла відносні. Швидкість руху тіла залежить від вибору системи відліку. Зміна швидкості його руху відбувається тільки при дії сили. Фізична величина, що дорівнює добутку сили F на час її дії t називається імпульсом сили. Зміна імпульсу тіла дорівнює імпульсу сили, яка викликає цю зміну.
6. Закон збереження імпульсу: у замкненій системі тіл векторна сума імпульсів тіл до взаємодії дорівнює векторній сумі імпульсів тіл після взаємодії: p_1o + p_2o =  p₁ + p_2.
7. Із проявами закону збереження імпульсу ми маємо справу в природі, техніці, побуті. Це зіткнення, реактивний рух, тощо. Короткочасну взаємодію тіл, у ході якої тіла безпосередньо торкаються одне одного, називають зіткненнями.  Якщо після зіткнення сумарна кінетична енергія тіл зберігається, таке зіткнення називають пружним: металеві кульки, більярдні кулі. Якщо після зіткнення частина кінетичної енергії перетворюється на внутрішню енергію, таке зіткнення називають непружним. Абсолютно непружні зіткнення - це коли після зіткнення, взаємодіючі тіла з'єднуються в одне: дві пластилінові кульки.
8. Реактивний рух - це рух, що виникає внаслідок відділення з деякою швидкістю від тіла якоїсь його частини. Приклади: ракети, реактивні літаки, катери з водометними двигунами, найпростіші поливні системи, пересування кальмарів, "шалений огірок", тощо.
9. Якщо досліджувати рух рідини по трубах різного діаметру, то помітимо, що швидкість руху рідини буде більшою в трубі меншого діаметру. Бернуллі встановив закон: під час стаціонарного руху рідини тиск рідини є меншим там, де швидкість течії більша, і навпаки, тиск рідини є більшим там, де швидкість течії менша.
10. На законі Бернуллі грунтується утворення підіймальної сили крила літака, аеродинамічна форма та кут нахилу якого змушує повітря над верхньою поверхнею крила рухатися з більшою швидкістю, тому тиск над крилом є меншим, ніж тиск під крилом.

7. Обговорення питань: Яке з названих вам тіл має кінетичну енергію? Яке тіло має і потенціальну, і кінетичну енергію?

8. Демонстрації:

1. Скочування кульки по похилій площині з різної висоти і порівняння робіт виконаних нею по переміщенню бруска, який лежить біля основи похилої площини.

2. Перетворення енергії: при коливаннях маятника; при руху кульки по похилому жолобу вверх і вниз; рух "сегнерового колеса", розкручування пружини заводної іграшки.