Puterea Mecanica [PDF]

Zitiervorschau

Proiect didactic Modului IV „ Lucrul mecanic. Puterea. Energia mecanică” Obiectul: fizica Clasa VII Data 17.03.2011 Profesor: Roşca Ion Subiectul: „ Puterea mecanică. Unităţi de putere ”. Tipul lecţiei: de transmitere şi asimilare a cunoştinţelor Subcompetenţe: • recunoaşterea conceptului: putere mecanică Obiectivele operaţionale: O1 – să descrie deplasarea între două puncte; O2 – să expună noţiunea de lucru mecanic, relaţia, unitatea de măsură; O3 – să definească noţiunea de putere mecanică pe baza de exemple; O4 – să estimeze lucrul mecanic din noţiunea de putere; O5 – să aplice conceptele distincte la rezolvarea problemelor; O6 – să se exprime corect în limbajul ştiinţific specific fizicii; Strategii didactice: - chestionare orală; - lucrul în grup; - brainstorming; - fişe; - conversaţii; - înscriere spaţială; - exerciţii; - lucrul independent; - algoritmizare; - explozie stelară; - test grilă.

Desfăşurarea lecţiei: Etapele lecţiei

Conţinutul operaţional Captarea atenţiei

Activităţi de predare-învăţare

O1, O2

Descrierea deplasării între două puncte. Noţiunea de lucru mecanic, relaţia şi unitatea de măsură;

Chestionare orală;

3. Studierea materiei noi

O3,O4

Definirea noţiunii de putere mecanică. Distingerea unităţii de măsură pe baza relaţiei de calcul. Identificarea lucrului mecanic exprimat în unităţi de măsură şi timp;

Lucrul în grup. Problematizare. Înscriere spaţială. Fişe, conversaţia.

4. Fixarea cunoştinţelor

O5

Să aplice conceptul de putere mecanică la rezolvarea problemelor

Exerciţiul frontal, algoritmizarea.

Să consolidăm cunoştinţele obţinute

Test grilă, explozie stelară

1. Moment organizatoric 2. Actualizarea cunoştinţelor

5. Consolidarea cunoştinţelor

Obiective operaţionale

6. Notarea elevilor 7. Anunţarea temei pe acasă

Tema 4.2, pag. 91, problema rezolvată.

Desfăşurarea proiectului didactic 1. Moment organizatoric Captarea atenţiei eleilor, salutul profesorului Mottoul „ Pentru a realiza lucruri mari trebuie să şi visăm, nu numai să facem, trebuie şi să credem, nu numai să plănuim.

2. Actualizarea cunoştinţelor: Profesorul: a) A-ţi observat adesea mişcarea unui automobil? a) Atunci cine poate să-mi definească noţiunea de deplasare între două puncte? R: Distanţa străbătută între două puncte se numeşte deplasare. b) Cu ce este egală deplasarea între două puncte? R: Deplasarea automobilului dintre M1 şi M2 este egală cu diferenţa coordonatelor punctului final (d2) şi a punctului iniţial (d1), adică cu diferenţa dintre coordonata punctului final (d1) şi coordonata punctului iniţial (0). c) Care este relaţia de calcul? R: Folosind simbolul ∆ pentru diferenţă, vom putea scrie deplasarea dintre M1 şi M2: ∆d=d2-d1. d) Cine poate să-mi definească noţiunea de lucru mecanic? R: Lucru mecanic efectuat de o forţă constantă, ce acţionează asupra unui corp pe direcţia şi în sensul mişcării corpului, este o mărime fizică scalară definită prin produsul dintre valoarea numerică a forţei şi deplasarea corpului pe direcţia şi în sensul forţei. L=F*∆d; e) Care este condiţia ca o forţă să poată efectua lucrul mecanic? R: Pentru ca o forţă să poată efectua lucrul mecanic,ea trebuie să-şi deplaseze punctul de aplicaţie. f)Demonstraţi care este unitatea de măsură pentru lucrul mecanic în SI? R: [L]SI=[F]SI*[∆d]SI = 1N*m=1J f) Ce reprezintă un joule? R: Un joule reprezintă lucrul mecanic efectuat de o forţă constantă de 1N, al cărei punct de aplicaţie se deplasează pe distanţă de 1 m, pe direcţia şi sensul forţei.

3. Studirea materiei noi: Se propune de a deschide caietele, de a scrie data şi tema: Profesorul: Vă propun prima însărcinare. Analizaţi situţiile de problemă.

Grupul 1: Un corp este împins pe o distanţă de 2m de-a lungul unei suprafeţe orizontale de către o forţă de 2N. Un alt corp este împins pe aceeaşi distanţă de 2m, dar de o forţă de 4N. Care este lucrul efectuat de aceste forţe?

Grupul 2: Un corp cu masa de 140 kg este ridicat de o macara cu viteza constantă la înălţimea h=15 în timp de 20s. Acelaşi corp este ridicat de un om, dar în timp de 10 minute. Comparaţi lucrările efectuate.

Grupul 3: Trei persoane efectuează munci diferite. Primul ridică o greutate de 300N la înălţimea 5m, al doilea ridică o greutate de 150 N la înălţimea de 10 m, iar al treilea ridică o greutate de 100N la înălţimea de 15 m. Care efectuează un lucru mecanic mai mare? Profesorul: Ce concluzie putem face din aceste situaţii? R: Un lucru mecanic poate fi mai repede sau mai încet. De aceea este necesar să putem exprima nu numai lucrul mecanic efectuat ci şi viteza cu care a fost efectuat. Profesorul: Pentru a măsura cît de repede se efectuează un lucru mecanic folosim o altă mărime fizică, numită putere mecanică. Profesorul: Cine încearcă să definească noţiunea de putere? Puterea mecanică P, este o mărime fizică egală cu cîtul dintre lucrul mecanic L efectuat de un sistem fizic şi intervalul de timp t în care s-a efectuat acest lucru mecanic. Profesorul: deci, puterea se notează prin litera P, şi relaţia de calcul este

P=L/t Unitatea de măsură în SI pentru putere, este numită W (Watt) notat cu simbolul W, dată în cinstea savantului J.Watt şi care poate fi definită pe baza relaţiei de calcul: [p]SI=[L]SI/[t]SI=1J/1s=1W (Watt) În practică se mai foloseşte o unitate tolerată, numită cal putere cu simbolul CP. Din relaţia P=L/t se observă că lucrul mecanic poate fi exprimat prin produsul dintre putere şi timp, adică: L=P*t De aceea, în practică, lucrul mecanic se exprimă în unităţi de putere înmulţite cu timpul. Astfel, se foloseşte pentru lucrul mecaic unitatea kilowatt-oră. 1KW reprezintă lucrul mecanic efectuat în timp de o oră de un sistem care dezvoltă o putere constantă de 1KW. El poate fi transformat în Joule: 1KWh=1000W*3600s=3600000J.

Să întroducem relaţia ce exprimă lucru mecanic în relaţia pentru putere: L= F*d P= L/t P= F*d/t, dar ţinînd cont de faptul ca d/t=v, vom obţine că P= F*v, o altă formulă de calcul pentru putere, numită instantanee. Profesorul: Acum vă propun să facem o înscriere spaţială la cele ce am vorbit despre putere mecanică. 1. pentru a măsura cît de repede se efectuează un lucru mecanic folosim o mărime fizică numită...(putere mecanică); 2. puterea mecanică este egală cu raportul dintre: a)lucrul mecanic b)timpul în care s-a efectuat acest lucru; 3) Unitatea de măsură în SI pentru putere se numeşte ... (watt)

4) Fixarea cunoştinţelor Problema1: Un automobil cu puterea de 36000W se mişcă uniform cu viteza constantă de 72 km/h. Cunoscînd că forţa de frecare este proporţională cu 0,3 din greutate, să se determine masa automobilului, dacă g=10N/kg. Se dă: P=36000W V=72km/h=20m/s Ffr= 0,3G _______________________ m-? Rezolvare: P=L/T L=Ffr*∆d P= Ffr*∆d/t; unde ∆d/t=v P= Ffr*v Ffr=0,3G G=mg Ffr=0,3mg P=0,3mg*v =>m=P/0,3g*v=36000W/0,3*10N/kg*20m/s=36000/60kg=600kg.

Problema 2: Un motor cu puterea de 5kw este folosit pentru a ridica uniform un corp cu masa de 0,2t la înălţimea de 20m. În cît timp ridică corpul resprectiv dacă g=10N/kg? Se dă: P=5kw=5*103W m=0,2t=200kg h=20m ______________________ t-? Rezolvare: P=L/t L=F*∆d P=F*∆d/t F=mg P=mg*∆d/t=> t=mg**∆d/P=200kg*10N/kg*20m/5*103W= 2000*20s/5000s=40000s/5000s=8s. Profesorul: deoarece am determinat algoritmul de rezolvarea a problemelor, vă propun pentru fiecare grup cîte o însărcinare.

Grupul 1: o macara ridică uniform şa înălţimea de 14 m un corp cu masa de 350kg în 20s (g=10 N/kg). Calculaţi lucrul mecanic şi puterea mecanică a motorului macarelei. Se dă: h=14m m=350kg t=20s g=10N/kg _______________ L-? P-? Rezolvare: L=F*∆d F=mg=350kg*10N/kg=3500N L=3500N*14m=49000J P=L/s=49000J/20s=2450W

Grupul 2.

Ce putere are o locmotivă care, pentru a remorca un tren cu viteza constantă de 54 km/h, dezvoltă o forţă de 3*104N. Se dă: V=54km/h=15m/s F=3*104N

______________

P-? Rezolvare: P=L/t L=F*∆d P=F*∆d/t ∆d/t=v P=F*v P=3*104M*15m/s=45*104W

Grupul 3:Forţa

de tracţiune a unei locomotive este de 60kN pentru o viteză constantă de 72km/h. Determinaţi puterea mecanică. Se dă: F=60kN=60*103N V=72km/h=20m/s ___________________ P-? Rezolvare: P=L/t L=F*∆d P=F*∆d/t ∆d/t=v P=F*v=60*103N*20m/s=1200*103W Profesorul: pentru a consolida cunoştinţele obţinute la lecţie vă propun o metodă numită explozie stelară.

De ce?

Care?

Cum?

Forţa

Unde?

Cînd?

Cum?

De ce?

Unde? Lucrul mecanic

Cînd?

Ce fel de?

Unde?

De ce? Cum?

Puterea mecanică

Unde?

Care?

Profesorul: în continuare vă propun un test grilă cu trei soluţii, dintre care voi trebuie să alegeţi varianta corectă: 1)pentru a exprima cantitativ nu numai lucrul mecanic, ci şi viteza cu care a fost efectuat acest lucru se defineşte mărimea fizică numită: a)forţă b)putere c)deplasare 2)puterea mecanică este egală cu raportul dintre l/t, unde L este lucrul mecanic, iar t este: a)temperatură b)timp 3)Unitatea de măsură în SI pentru putere este: a)newtonul b)metrul c)wattul 4)Din relaţia pentru putere P=L/t se observă că lucrul mecanic poate fi exprimat prin: a)produsul dintre putere şi timp b)raportul dintre putere şi timp c)diferenţa dintre putere şi timp 5)În practică pentru putere se mai foloseşte o unitate tolarantă, numitp: a)km/h b)cal putere c)kN

Notarea elevilor: se face cu ajutorul liderului grupului, care notează pe toţi elevii din grupul său după modul cum au activat.

Tema pentru acasă: tema 4.2, problema rezolvată p. 91.

Subiectul: „ Puterea mecanică. Unităţi de putere ”. Obiectivele operaţionale: O1 – să descrie deplasarea între două puncte; O2 – să expună noţiunea de lucru mecanic, relaţia, unitatea de măsură; O3 – să definească noţiunea de putere mecanică pe baza de exemple; O4 – să estimeze lucrul mecanic din noţiunea de putere; O5 – să aplice conceptele distincte la rezolvarea problemelor; O6 – să se exprime corect în limbajul ştiinţific specific fizicii;

Grupul 1: Un corp este împins pe o distanţă de 2m de-a lungul unei suprafeţe orizontale de către o forţă de 2N. Un alt corp este împins pe aceeaşi distanţă de 2m, dar de o forţă de 4N. Care este lucrul efectuat de aceste forţe?

Grupul 2: Un corp cu masa de 140 kg este ridicat de o macara cu viteza constantă la înălţimea h=15 în timp de 20s. Acelaşi corp este ridicat de un om, dar în timp de 10 minute. Comparaţi lucrările efectuate.

Grupul 3: Trei persoane efectuează munci diferite. Primul ridică o greutate de 300N la înălţimea 5m, al doilea ridică o greutate de 150 N la înălţimea de 10 m, iar al treilea ridică o greutate de 100N la înălţimea de 15 m. Care efectuează un lucru mecanic mai mare?

Grupul 1: o macara ridică uniform şa înălţimea de 14 m un corp cu masa de 350kg în 20s (g=10 N/kg). Calculaţi lucrul mecanic şi puterea mecanică a motorului macarelei.

Grupul 2.

Ce putere are o locmotivă care, pentru a remorca un tren cu viteza constantă de 54 km/h, dezvoltă o forţă de 3*104N.

Grupul 3:Forţa

de tracţiune a unei locomotive este de 60kN pentru o viteză constantă de 72km/h. Determinaţi puterea mecanică.

Forţa

Puterea mecanică

Lucrul mecanic

Mottoul „ Pentru a realiza lucruri mari trebuie să şi visăm, nu numai să facem, trebuie şi să credem, nu numai să plănuim.