Energia potenţială a punctului material.

„Aprobat”

Director adjunct

instruire şi educaţie

_______________

Proiect didactic

Şcoala Profesională nr.2

Grupa___________________________________________________________________

Data____________________________________________________________________

Obiectul F I Z I C A

Subiectul  Energia potenţială a punctului material.

Tipul lecţiei  mixtă – de acumulare a cunoştinţelor

Durata  80 minute

Obiectiv de referinţă – să aplice conceptul de energie potenţială şi legile ei.

Obiective operaţionale:

     Elevul va fi capabil să:

    O₁  să definească noţiunea de E_p

    O₂  să deducă unitatea de măsură

    O₃  să  definească E_p  gravitaţională

    O₄  să argumenteze relaţia dintre F şi E_p

    O₅  să aplice noţiunele teoretice în practică şi la rezolvarea problemelor.

Strategii didactice

    metode şi tehnici: experimentul, demonstraţia, disuţia, lucrul în grup.

    materiale utilizate:  diferite acesorii, manualul, problemarul.

Scenariul lecţiei.

Etapele lecţiei	Ob.	Activitatea profesorului	Activitatea elevului	Metode	Anexe
Moment organizatoric		Profesorul salută grupa. Face apelul.	Elevii salută profesorul. Prezintă lista elevilor ce lipsesc.
Verificarea cunoştinţelore Anunţarea temei noi şi a obiectivelor.		Profesorul controlează caietele cu tema pentu acasă. Se formează 4-5 grupe . Fiecare grup primesc cîte o fişă unde au de rezolvat cîte 2 probleme şi de răspuns la căte 4 întrebări. Energia potenţială a unui punct material	Elevii formează grupurile respective. Fiecare grup lucrează la fişa sa.	Lucru în grup.
Dirijarea învăţării	O1 O2 O3 O4	Profesorul explică tema nouă pe baza unui plan: a) Noţiunea de Ep şi unitatea de măsură. b) Ep gravitaţională. c) Relaţia dintre Ep şi F. Stabilitatea echilibrului.    Ep = mgh.	Elevii participă activ la explicarea temei noi. Îşi fac notiţele respective în caiet. Răspund la întrebări.	Conver- saţie. Experi- ment.	A1 A2
Obţinearea performanţei.	O5	Profesorul trece doi elevi la tablă pentru a rezolva cîte o problemă ce conţine noţiunele noi. Apoi se dau diferite întrebări de la tema nouă.	Elevii numiţi trec la tablă pentru a rezolva problemele date. Ceilalţi răspund la întrebări.	Rezol-vări de proble-me.	A3
Anunţarea temei pentru acasă		Paragraful 5.3 punctele b şi c. (paj.129, Fizica cl.X). Probleme 8,9,10(paj 132).	Îşi notează tema pentru acasă.

Anexa 1.

Energia potenţială gravitaţională.

      Admitem că un punct material de masa m se deplasează în cîmpul omogen al forţei de greutate de la poziţia (1) la (2). Notăm cu h₁ şi h₂ înălţimile acestor poziţii în raport cu un nivel orizontal.

       Calculăm L efectuat de forţa de greutate a corpului la această deplasare, considerînd că mişcarea lui are de-a lungul segmentului de dreaptă care uneşte aceste poziţii.

                                   L₁₂ = mg( h₂ – h₁). (1)

       Transfopmăm expresia (1) pentru L al gorţei de greutate sub forma:

                                   L₁₂ = mgh₁ – mgh₂ (2).

       aici h₁ şi h₂ sănt înălţimile poziţiei iniţiale şi a celei finale a punctului material deasupa unui nivel ales arbitrar.

        Relaţia (2) arată că L este prezentat de ca diferenţa valorilor unei mărimi fizice, dintre care o valoare corespunde unei stări iniţiale, iar a doua – stării finale. Această mărime se notează cu Ep şi este numită energie potenţială a corpului în cîmpul forţei de greutate sau Ep gravitaţională.

Relaţia (2) ia forma

                                   L₁₂ = Ep₁ – Ep2 (3).

      Prin urmare, Ep este egală cu

                                 Ep = m*g*g (4)

   Definiţia E_p arată că valoarea acesteia depinde de poziţia corpului la momentul dat înraport cu nivelul nul ales: cu cît corpul se află mai sis de acest nivel, cu atît energia potenţială a lui este mai mare; dacă însă corpul se află sub acest nivel, E_p a lui este negativă. Evident, Ep gravitaţională este mărime de stare.

      Pentru a stabili sensul fizic al Ep, considerăm un corp cae trece dintr-o poziţie oarecare 1 în poziţia 2 situată la nivelul nul, unde Ep0 = 0. Atunci din (1) rezultă:

                             L₁₀ = E_p1 (5)  

       Notă: E_p gavitaţională a corpului într-o poziţie oarecare este egală cu L efectuat de G a acestuia la tecerea sa din această poziţie într-o poziţie situată la nivelul nul.

Anexa 2

Relaţia dintr F şi E_p. Stabititatea echilibrului.

      Relaţia dintre F şi E_p gravitaţională permite să se tragă unele concluzii referitoare la stabilitatea  stării de echilibru meconic.

        Considerăm trei cazuri diferite ale echilibrului unei bile. În toate cazurile, în poziţia de echilibru 1, forţa de greutate a bilei este echilibrată de reacţiunea normală N a suprafeţei pe care ea se află. Pentru a carceta stabilitatea stării de echilibru, ne imaginăm că bila este deviată puţin de la poziţia sa de echilibru şi să urmărim comportarea ulterioară a ei.

    Figura5.16 (paj 131)

Rezumînd cele expuse mai sus, rezultă că starea de echilibru nestabil este starea în care E_p a corpului este maximă, starea de ecgilibru stabil este acea stare, în care E_p este minimă, iar starea de echilibru indiferent îi corespunde o valoare constantă a acestei energii în regiunile vecine ale corpului.

           Starea de echilibru stabil a unui sistem de corpuri aflat înrt-un cîmp de forţe constante este starea  cu E_p minimă posibilă.

       Relaţia dintre F şi E_p este:

                                    F =  -ΔE_p / Δs (6).

    Această relaţie permite determinarea F care acţionează asupra punctului marerial atunci cînd este cunoscută expresia pentru energia sa potenţială.

Anexa 3.

Problema 1. Dintr-o mină cu adîncimea h=200m este ridicată o încărcătură cu m=500kg cu ajutorul unui cablu, densitatea liniară a căruia ρ=1,5kg. Care este lucrul consumat la ridicarea încărcăturii.

Problema2. Determinaţi lucrul mecanic care trebuie efectuat pentru a ridica în poziţie verticală o bară de masa m=150kg şi lungime l=6m care se află pe pămînt în poziţie orizontală.