class 20 energy - mr. gopie classgopieclassbwss.weebly.com/uploads/5/8/2/9/58298409/… ·  ·...

23
PHYSICS ENERGY Mr Rishi Gopie

Upload: tranminh

Post on 13-Apr-2018

217 views

Category:

Documents


4 download

TRANSCRIPT

 

PHYSICS  ENERGY  

Mr  Rishi  Gopie  

 

   

Mr  R  Gopie   PHYSICS  

 

Page  2  of  23      

ENERGY,  WORK  AND  POWER  

Consider  some  forms  of  energy:  electrical,  chemical,  internal,  Heat  or  thermal,  light,  sound,  nuclear,  magnetic,  kinetic,  and  potential.  

  The  principle  law  of  conservation  of  energy  states  that  the  total  amount  of  energy  in  the  universe  is  constant  and  that  energy  cannot  be  created  or  destroyed  but  can  be  changed  from  one  form  to  another.  

Examples  of  systems  in  which  energy  transformations  occur  are:  

a) The  production  of  hydroelectricity  

 Diag.  36  

b)  The  combustion  of  fossil  fuels  (such  as  coal,  peat,  natural  gas  and  petroleum  products  such  as  gasoline,  dieseline)    

Mr  R  Gopie   PHYSICS  

 

Page  3  of  23      

 Diag.  37  

Alternative  sources  of  energy  (to  the  combustion  of  fossil  fuels)  include:  

i) Hydroelectricity  ii) Geothermal  energy  iii) Wind  energy  iv) Wave  energy  v) Tidal  energy  vi) Solar  energy  vii) Nuclear  energy  viii) Chemical  energy  in  the  form  of  biomass  and  biogas  

Consider  some  procedure/techniques  to  conserve  energy  

i) Switch  off  unnecessary  appliances  (such  as  lights,  fans  etc.)  ii) Use  low  power  or  fluorescent  lighting  where  possible  

Mr  R  Gopie   PHYSICS  

 

Page  4  of  23      

iii) Do  not  put  hot  objects  into  a  refrigerator  or  freezer  iv) Use  covers  on  cooking  utensils  (such  as  pots  and  pans)  v) Adjust  flame  below  utensil  to  suit  the  size  of  the  bottom  of  the  utensil  vi) Do  not  heat  more  material  (such  as  water)  in  a  utensil  (such  as  a  kettle)  than  is  necessary  vii) For  electrical  appliances  such  as  kettles,  with  heating  elements  (or  filaments)  the  element    

should  be  completely  covered  with  the  material  being  heated  (water  say)  viii) Use  full  loads  of  washing  in  a  washing  machine  ix) Do  not  wash  up  in  running  water  x) Do  not  drive  vehicles  (using  fossil  fuels  as  power  sources)  to  fast  (and  especially  avoid  large  

acceleration)  xi) Efficiently  insulate  heating  systems  (such  as  stoves  and  ovens)  and  cooling  systems  (such  as  

refrigerators  and  freezers  and  air  conditioned  rooms)  xii) Keep  vehicles  in  proper  working  order.  

 

 

WORK  

 Work  (w)  is  defined  as  the  product  of  force  (F)  and  displacement  (s)  in  the  direction  of  the  force,  i.e.  W  =  F  x  s.  

  Energy  can  be  regarded  as  the  ability  to  perform  work  and  work  as  the  transfer  of  energy.  The  work-­‐energy  theorem  considers  work  and  energy  to  be  interchangeable  and  equivalent  to  one  another.  

The  unit  of  both  energy  and  work  is  the  Joule  (symbol  J).  The  joule  is  defined  as  the  work  done  or  energy  used  when  a  force  of  one  newton  is  displaced  through  one  metre  in  the  direction  of  the  force.  

  Kinetic  energy,  Ek,  is  the  energy  possessed  by  a  body  because  of  its  motion  and  is  given  by                  Ek  =  1/2mv2,  where  Ek  is  kinetic  energy,  m  is  the  mass  of  the  body  and  v  is  the  speed  of  the  body  at  a  given  instant.  

  Potential  energy,  Ep,  is  the  energy  possessed  by  a  body  because  of  its  position  or  its  state  (i.e.  condition)  there  are  two  types  of  potential  energy  

i) The  energy  stored  or  possessed  by  a  body  because  of  its  state  or  condition  is  known  as  conditional  potential  energy  and  exists  as  elastic  potential  energy  (or  strain  energy)  in  certain  circumstances  (such  as  when  the  body  is  stretched  or  compressed)  

ii) The  energy  possessed  by  a  body  because  of  its  position  in  a  gravitational  field  is  known  as  gravitational  potential  energy.  A  change  in  gravitational  potential  energy  ΔEp,  is  associated  with  a  change  in  vertical  height  (i.e.  vertical  displacement)  of  the  body  in  the  gravitational  field  is  given  by  ΔEp  =  mgh,  where  m  is  the  mass  of  the  body,  g  is  the  gravitational  field  strength  (or  acceleration  due  to  gravity)  and  h  is  the  change  in  vertical  height  (or  vertical  displacement).  

Mr  R  Gopie   PHYSICS  

 

Page  5  of  23      

POWER  (P)  

  Power  is  defined  as  the  rate  of  performing  work  (w)  or  the  rate  of  conservation/transfer  of  energy  (E),  i.e.  P  =  W/t  or  P  =  E/t,  where  an  amount  of  work,  W,  or  an  amount  of  energy,  E,  is  involved  over  a  time  interval  t.  The  unit  of  power  is  the  watt  (symbol  W)  and  it  is  defined  as  a  rate  of  working,  or  a  rate  of  transferring/converting  energy,  of  a  joule  per  second.  

  Friction  is  that  force  which  opposes  the  motion  of  one  surface  over  or  through  another-­‐  for  instance,  friction  opposes  the  motion  of  a  solid  body  through  a  fluid  or  over  another  solid  body.  

  When  work  is  done  energy  is  used  in  overcoming  friction,  some  form  of  energy  is  transferred  into  thermal  energy,  i.e.  heat  is  produced,  and  this  represents  ‘a  loss  of  energy’.  Friction  is  therefore  a  source  of  loss  of  efficiency  in  many  systems  (such  as  machines).  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Mr  R  Gopie   PHYSICS  

 

Page  6  of  23      

Tutorial  

June  2009  paper  2  #  4  

 

Mr  R  Gopie   PHYSICS  

 

Page  7  of  23      

 

Mr  R  Gopie   PHYSICS  

 

Page  8  of  23      

June  1994  paper  3  #  1  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Mr  R  Gopie   PHYSICS  

 

Page  9  of  23      

June  1994  paper  2  #4  

 

Mr  R  Gopie   PHYSICS  

 

Page  10  of  23    

 

 

Mr  R  Gopie   PHYSICS  

 

Page  11  of  23    

June  1992  paper  2  #2  

Mr  R  Gopie   PHYSICS  

 

Page  12  of  23    

 

Mr  R  Gopie   PHYSICS  

 

Page  13  of  23    

 

Mr  R  Gopie   PHYSICS  

 

Page  14  of  23    

January  1999  paper  3  #  2  

Mr  R  Gopie   PHYSICS  

 

Page  15  of  23    

 

Mr  R  Gopie   PHYSICS  

 

Page  16  of  23    

January  1999  paper  2  #1  

 

Mr  R  Gopie   PHYSICS  

 

Page  17  of  23    

 

Mr  R  Gopie   PHYSICS  

 

Page  18  of  23    

 

 

Mr  R  Gopie   PHYSICS  

 

Page  19  of  23    

June  2005  paper  2  #2  

 

Mr  R  Gopie   PHYSICS  

 

Page  20  of  23    

 

 

Mr  R  Gopie   PHYSICS  

 

Page  21  of  23    

June  2007  paper  3  #1  

 

Mr  R  Gopie   PHYSICS  

 

Page  22  of  23    

June  2000  paper  2  #  3  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Mr  R  Gopie   PHYSICS  

 

Page  23  of  23    

June  2002  paper  3  #1