diff --git a/frontend/js/phys7_ch5_widgets.js b/frontend/js/phys7_ch5_widgets.js new file mode 100644 index 0000000..15b4d40 --- /dev/null +++ b/frontend/js/phys7_ch5_widgets.js @@ -0,0 +1,1275 @@ +// Физика 7 · Глава 5 «Работа. Мощность. Энергия» · §§36–42 + финал. +// Палитра emerald. Главный визуал курса — §42 (закон сохранения через HillSlideSim/PendulumSim из phys.js). + +(function(){ +'use strict'; + +const ACCENT = '#10b981'; +const ACCENT_D = '#047857'; +const ACCENT_SOFT = '#d1fae5'; + +function renderMath(root){ + if(window.renderMathInElement){ + try{ + window.renderMathInElement(root, { + delimiters: [{left:'$$',right:'$$',display:true},{left:'$',right:'$',display:false}], + throwOnError: false + }); + }catch(e){} + } +} + +function makeCard(kind, title, badge, body){ + const colorByKind = { theory:ACCENT, rule:'#0284c7', example:'#d97706' }; + const labelByKind = { theory:'Теория', rule:'Правило', example:'Пример' }; + const c = colorByKind[kind] || ACCENT; + return '
' + + '
' + + '' + labelByKind[kind] + '' + + '' + (badge||'') + '' + + '' + title + '' + + '
' + + '
' + body + '
' + + '
'; +} + +function wgWrap(id, badge, title, hint, body){ + return '
' + + '
' + + '' + badge + '' + + '' + title + '' + + '
' + + (hint ? '
' + hint + '
' : '') + + body + + '
'; +} + +function readButton(pid){ + return '
'; +} + +function wireReadBtn(pid){ + const btn = document.querySelector('.ph7-read-btn[data-pid="' + pid + '"]'); + if(!btn) return; + const KEY = 'physics7_ch5_read_' + pid; + if(localStorage.getItem(KEY) === '1'){ + btn.innerHTML = ' Прочитано'; + btn.disabled = true; btn.style.background = '#94a3b8'; btn.style.cursor = 'default'; + return; + } + btn.addEventListener('click', function(){ + if(localStorage.getItem(KEY) === '1') return; + localStorage.setItem(KEY, '1'); + if(typeof window.bumpProgress === 'function') window.bumpProgress(pid, 30); + if(typeof window.addXp === 'function') window.addXp(10, 'read-' + pid); + btn.innerHTML = ' Прочитано'; + btn.disabled = true; btn.style.background = '#94a3b8'; btn.style.cursor = 'default'; + }); +} + +function wireDnd(host, items){ + const root = document.getElementById(host); + if(!root) return; + const checkBtn = root.querySelector('.dnd-check'); + const fb = root.querySelector('.dnd-fb'); + let placed = {}, armed = null; + root.querySelectorAll('.dnd-chip').forEach(chip => chip.addEventListener('click', () => { + if(armed === chip){ armed.classList.remove('armed'); armed.style.boxShadow = ''; armed = null; return; } + if(armed){ armed.classList.remove('armed'); armed.style.boxShadow = ''; } + armed = chip; + chip.classList.add('armed'); + chip.style.boxShadow = '0 0 0 3px rgba(16,185,129,.3)'; + })); + root.querySelectorAll('.drop-box').forEach(box => box.addEventListener('click', () => { + if(!armed) return; + const cat = box.dataset.cat; + const id = armed.dataset.id; + placed[id] = cat; + const clone = armed.cloneNode(true); + clone.classList.remove('armed'); clone.classList.add('placed'); + clone.style.background = ACCENT_SOFT; clone.style.borderColor = ACCENT; clone.style.boxShadow = ''; + clone.addEventListener('click', e => { + e.stopPropagation(); + delete placed[id]; + clone.remove(); + armed = null; + const orig = root.querySelector('.dnd-chip[data-id="' + id + '"]:not(.placed)'); + if(orig) orig.style.display = ''; + }); + box.querySelector('.drop-items').appendChild(clone); + armed.style.display = 'none'; + armed.classList.remove('armed'); armed.style.boxShadow = ''; + armed = null; + })); + if(checkBtn) checkBtn.addEventListener('click', () => { + const total = items.length; + let correct = 0; + items.forEach(it => { if(placed[it.id] === it.cat) correct++; }); + fb.style.display = 'block'; + if(correct === total){ + fb.style.background = '#d1fae5'; fb.style.color = '#065f46'; fb.style.borderLeft = '4px solid #10b981'; + fb.innerHTML = '✓ Идеально! ' + total + '/' + total + '.'; + if(typeof window.addXp === 'function') window.addXp(15, 'dnd-' + host); + } else { + fb.style.background = '#fee2e2'; fb.style.color = '#7f1d1d'; fb.style.borderLeft = '4px solid #dc2626'; + fb.innerHTML = '✗ Правильно: ' + correct + '/' + total + '. Попробуй ещё раз.'; + } + }); +} + +function dndPool(host, items, cats){ + const chips = items.map(it => '').join(''); + const boxes = cats.map(c => '
' + c.label + '
').join(''); + return '
' + + '
Кликни по карточке, потом по корзине. Чтобы вернуть — кликни в корзине.
' + + '
' + chips + '
' + + '
' + boxes + '
' + + '
' + + '' + + '
'; +} + +function quizQuestion(host, idx, q, opts, correctIdx, explain){ + const optsHtml = opts.map((o,i) => '').join(''); + return '
' + + '
' + (idx+1) + '. ' + q + '
' + + '
' + optsHtml + '
' + + '' + + '
'; +} + +function wireQuiz(host, onAllCorrect){ + const root = document.getElementById(host); + if(!root) return; + const all = root.querySelectorAll('.qz-q'); + const done = new Set(); + all.forEach(qDiv => { + const opts = qDiv.querySelectorAll('.qz-opt'); + const correct = +qDiv.querySelector('.qz-opts').dataset.correct; + const explain = qDiv.querySelector('.qz-opts').dataset.explain; + const fb = qDiv.querySelector('.qz-fb'); + opts.forEach(o => o.addEventListener('click', () => { + if(done.has(qDiv)) return; + const i = +o.dataset.i; + opts.forEach(x => x.disabled = true); + if(i === correct){ + o.style.background = '#d1fae5'; o.style.borderColor = '#10b981'; o.style.color = '#065f46'; + fb.style.display = 'block'; fb.style.background = '#d1fae5'; fb.style.color = '#065f46'; fb.style.borderLeft = '4px solid #10b981'; + fb.innerHTML = '✓ Верно!' + (explain ? ' ' + explain : ''); + done.add(qDiv); + if(done.size === all.length && typeof onAllCorrect === 'function') onAllCorrect(); + } else { + o.style.background = '#fee2e2'; o.style.borderColor = '#dc2626'; o.style.color = '#7f1d1d'; + opts[correct].style.background = '#d1fae5'; opts[correct].style.borderColor = '#10b981'; opts[correct].style.color = '#065f46'; + fb.style.display = 'block'; fb.style.background = '#fee2e2'; fb.style.color = '#7f1d1d'; fb.style.borderLeft = '4px solid #dc2626'; + fb.innerHTML = '✗ Неверно. Правильно: «' + opts[correct].textContent + '».' + (explain ? ' ' + explain : ''); + done.add(qDiv); + } + })); + }); +} + +/* ========================================================== */ +/* §36 — Механическая работа */ +/* ========================================================== */ +function add_p36(){ + const body = document.getElementById('p36-body'); + if(!body) return; + let h = ''; + + h += makeCard('theory', 'Что такое работа', '§ 36.1', + 'Механическая работа $A$ совершается силой, когда тело перемещается под её действием.

' + + 'Когда направление силы $\\vec F$ совпадает с направлением перемещения $\\vec s$:
' + + '$$A = F \\cdot s$$
' + + '$[A] = $ Дж (джоуль). $1$ Дж $= 1$ Н $\\cdot$ $1$ м.'); + + h += makeCard('rule', 'Знак работы', '§ 36.2', + 'Работа может быть:' + + ''); + + h += makeCard('example', 'Толкаем ящик', '§ 36.3', + 'Грузчик толкает ящик с силой $F = 50$ Н по горизонтали на расстояние $s = 4$ м.
' + + 'Работа грузчика: $A_F = F \\cdot s = 50 \\cdot 4 = 200$ Дж (положительная).
' + + 'Если есть трение $F_{тр} = 20$ Н, то работа трения: $A_{тр} = -F_{тр} \\cdot s = -80$ Дж (отрицательная — против движения).
' + + 'Работа силы тяжести $A_g = 0$ — сила вертикальна, перемещение горизонтально.'); + + /* IV-1 СИМ */ + h += wgWrap('p36-iv1', 'СИМ', 'Работа силы при движении', 'Меняй силу и путь — увидь работу.', + '
' + + '' + + '' + + '
' + + '' + + '
'); + + /* IV-2 КАЛЬК */ + h += wgWrap('p36-iv2', 'КАЛЬК', 'Калькулятор $A = F s$', '', + '
' + + '' + + '' + + '
' + + '
$A = Fs = $ 500 Дж $= $ 0.5 кДж
'); + + /* IV-3 DnD */ + h += wgWrap('p36-iv3', 'DnD', 'Знак работы', '', + dndPool('p36-dnd', [ + { id:'a1', cat:'pos', html:'Толкаем тележку вперёд' }, + { id:'a2', cat:'pos', html:'Кран поднимает груз' }, + { id:'a3', cat:'neg', html:'Сила трения при качении мяча' }, + { id:'a4', cat:'neg', html:'Тормозим машину' }, + { id:'a5', cat:'zero', html:'Стол держит книгу (нет перемещения)' }, + { id:'a6', cat:'zero', html:'Сила тяжести при горизонтальной езде' } + ], [ + { cat:'pos', label:'$A > 0$' }, + { cat:'neg', label:'$A < 0$' }, + { cat:'zero', label:'$A = 0$' } + ])); + + /* IV-4 ТРН */ + h += wgWrap('p36-iv4', 'ТРН', 'Тренажёр §36', '', + '
' + + quizQuestion('p36-tr', 0, '$F = 200$ Н, $s = 3$ м. Работа?', ['200 Дж','300 Дж','600 Дж','1000 Дж'], 2, '$A = 200 \\cdot 3 = 600$ Дж.') + + quizQuestion('p36-tr', 1, 'Сила трения $F_{тр} = 15$ Н, перемещение $s = 8$ м. Работа трения?', ['+120 Дж','−120 Дж','0','+1200 Дж'], 1, 'Трение против движения, $A_{тр} = -15 \\cdot 8 = -120$ Дж.') + + quizQuestion('p36-tr', 2, 'Шкафу применили силу $F = 80$ Н, но он не сдвинулся. Работа?', ['80 Дж','40 Дж','0','Зависит от времени'], 2, 'Если $s = 0$, то $A = F \\cdot 0 = 0$.') + + quizQuestion('p36-tr', 3, 'Поднимаем груз $m = 5$ кг на $h = 2$ м (g=10). Какова минимальная работа?', ['10 Дж','50 Дж','100 Дж','500 Дж'], 2, '$A = mg h = 50 \\cdot 2 = 100$ Дж.') + + quizQuestion('p36-tr', 4, '$1$ кДж $= ?$ Дж', ['10','100','1 000','10 000'], 2) + + '
'); + + h += readButton('p36'); + body.innerHTML = h; + + function draw36(){ + const F = +document.getElementById('p36-F-r').value; + const s = +document.getElementById('p36-s-r').value; + document.getElementById('p36-F').textContent = F; + document.getElementById('p36-s').textContent = s; + const A = F * s; + const W = 380, H = 130, baseY = 100; + let svg = ''; + svg += ''; + for(let i = 0; i < 18; i++) svg += ''; + const bx = 30, bw = 50; + svg += ''; + // Стрелка пути + const sPx = Math.min(280, s * 14); + svg += ''; + svg += ''; + svg += 's = ' + s + ' м'; + // Стрелка силы F + const fLen = Math.min(60, F * 0.5); + if(fLen > 2){ + svg += ''; + svg += ''; + } + // Подпись F направо + svg += 'F = ' + F + ' Н →'; + svg += 'A = ' + A + ' Дж'; + document.getElementById('p36-svg').innerHTML = svg; + document.getElementById('p36-info').innerHTML = '$A = F \\cdot s = ' + F + ' \\cdot ' + s + ' = $ ' + A + ' Дж'; + renderMath(document.getElementById('p36-info')); + } + ['p36-F-r','p36-s-r'].forEach(id => document.getElementById(id).addEventListener('input', draw36)); + draw36(); + + const upd36c = () => { + const F = +document.getElementById('p36c-F-r').value; + const s = +document.getElementById('p36c-s-r').value; + document.getElementById('p36c-F').textContent = F; + document.getElementById('p36c-s').textContent = s.toFixed(1); + const A = F * s; + document.getElementById('p36c-A').textContent = A.toFixed(0); + document.getElementById('p36c-Akj').textContent = (A / 1000).toFixed(2); + }; + ['p36c-F-r','p36c-s-r'].forEach(id => document.getElementById(id).addEventListener('input', upd36c)); + upd36c(); + + wireDnd('p36-dnd', [ + { id:'a1', cat:'pos' },{ id:'a2', cat:'pos' },{ id:'a3', cat:'neg' }, + { id:'a4', cat:'neg' },{ id:'a5', cat:'zero' },{ id:'a6', cat:'zero' } + ]); + wireQuiz('p36-tr-host', () => { if(window.addXp) window.addXp(15, 'tr-p36'); }); + wireReadBtn('p36'); + renderMath(body); +} + +/* ========================================================== */ +/* §37 — Полезная и совершённая работа. КПД */ +/* ========================================================== */ +function add_p37(){ + const body = document.getElementById('p37-body'); + if(!body) return; + let h = ''; + + h += makeCard('theory', 'Полезная и полная работа', '§ 37.1', + 'Когда мы используем устройство (рычаг, наклонную плоскость, блок), часть энергии тратится ' + + '«не на дело» — на трение, нагрев, преодоление веса самого механизма.

' + + '$A_{полез}$ — то, что мы хотели сделать (поднять груз и т.п.).
' + + '$A_{полн}$ — всё, что пришлось затратить.
' + + 'Всегда $A_{полез} \\le A_{полн}$.'); + + h += makeCard('rule', 'Коэффициент полезного действия', '§ 37.2', + '$$\\eta = \\dfrac{A_{полез}}{A_{полн}} \\cdot 100\\%$$
' + + 'У идеальной машины $\\eta = 100\\%$. В жизни всегда меньше:' + + '
    ' + + '
  • Двигатель внутреннего сгорания: $\\eta \\approx 25..40$ %.
    • ' + + '
  • Электродвигатель: $\\eta \\approx 80..95$ %.
    • ' + + '
  • Лампа накаливания: $\\eta \\approx 5$ % (остальное — тепло).
    • ' + + '
  • Светодиодная лампа: $\\eta \\approx 40$ %.
    • ' + + '
'); + + h += makeCard('example', 'Наклонная плоскость', '§ 37.3', + 'Поднимаем груз $m = 50$ кг по наклону длиной $l = 4$ м на высоту $h = 1$ м, сила тяги $F = 150$ Н ($g = 10$).
' + + '$A_{полез} = mgh = 500$ Дж (то, что мы хотели — поднять на $h$).
' + + '$A_{полн} = F l = 600$ Дж (то, что приложили).
' + + '$\\eta = 500/600 \\cdot 100\\% \\approx 83$ %.
' + + 'Потеря $100$ Дж ушла на трение по наклону.'); + + /* IV-1 КАЛЬК */ + h += wgWrap('p37-iv1', 'КАЛЬК', 'Калькулятор КПД', '', + '
' + + '' + + '' + + '
' + + '
$\\eta = A_{полез}/A_{полн} \\cdot 100\\% = $ 83.3 %
'); + + /* IV-2 СИМ */ + h += wgWrap('p37-iv2', 'СИМ', 'Наклонная плоскость', 'Меняй угол — как меняется потребная сила и КПД.', + '
' + + '' + + '
'); + + /* IV-3 DnD */ + h += wgWrap('p37-iv3', 'DnD', 'Сопоставь КПД с устройством', '', + dndPool('p37-dnd', [ + { id:'a1', cat:'low', html:'Лампа накаливания' }, + { id:'a2', cat:'low', html:'Двигатель внутр. сгорания авто' }, + { id:'a3', cat:'mid', html:'Светодиодная лампа' }, + { id:'a4', cat:'mid', html:'Простой блок с трением' }, + { id:'a5', cat:'high', html:'Электродвигатель' }, + { id:'a6', cat:'high', html:'Гидравлический пресс' } + ], [ + { cat:'low', label:'Низкий КПД (5..30 %)' }, + { cat:'mid', label:'Средний (40..60 %)' }, + { cat:'high', label:'Высокий (80..95 %)' } + ])); + + /* IV-4 ТРН */ + h += wgWrap('p37-iv4', 'ТРН', 'Тренажёр §37', '', + '
' + + quizQuestion('p37-tr', 0, '$A_{полез} = 300$ Дж, $A_{полн} = 400$ Дж. КПД?', ['25 %','50 %','75 %','100 %'], 2, '$300/400 = 0{,}75 = 75\\%$.') + + quizQuestion('p37-tr', 1, 'КПД $= 80\\%$, $A_{полн} = 500$ Дж. $A_{полез}$?', ['100 Дж','200 Дж','400 Дж','600 Дж'], 2, '$A_{полез} = 0{,}8 \\cdot 500 = 400$ Дж.') + + quizQuestion('p37-tr', 2, 'Может ли КПД быть $> 100\\%$?', ['Да','Нет, никогда','Иногда','Только в идеале'], 1, 'Нельзя получить больше работы, чем затрачено.') + + quizQuestion('p37-tr', 3, 'Куда уходят $100\\% - \\eta$?', ['Возвращаются','В трение, нагрев, шум, деформации','Исчезают','В электричество'], 1) + + quizQuestion('p37-tr', 4, 'Поднимаем $m = 20$ кг на $h = 3$ м с $\\eta = 60\\%$ ($g = 10$). $A_{полн}$?', ['600 Дж','800 Дж','1000 Дж','1200 Дж'], 2, '$A_{полез} = 600$ Дж. $A_{полн} = 600/0{,}6 = 1000$ Дж.') + + '
'); + + h += readButton('p37'); + body.innerHTML = h; + + const upd37 = () => { + const Ap = +document.getElementById('p37-Ap-r').value; + const At = +document.getElementById('p37-At-r').value; + document.getElementById('p37-Ap').textContent = Ap; + document.getElementById('p37-At').textContent = At; + const eta = (Ap / At) * 100; + document.getElementById('p37-eta').textContent = eta.toFixed(1); + const warn = document.getElementById('p37-warn'); + if(eta > 100){ + warn.textContent = '(невозможно! Ap > At — ошибка ввода)'; + } else { + warn.textContent = ''; + } + document.getElementById('p37-loss').textContent = 'Потери: ' + (At - Ap).toFixed(0) + ' Дж (' + (100 - Math.min(100, eta)).toFixed(1) + ' %)'; + }; + ['p37-Ap-r','p37-At-r'].forEach(id => document.getElementById(id).addEventListener('input', upd37)); + upd37(); + + // §37 IV-2 наклонная + function draw37s(){ + const ang = +document.getElementById('p37s-a-r').value; + document.getElementById('p37s-a').textContent = ang; + const W = 360, H = 200; + const m = 10, g = 10, mu = 0.1; // фиксированные параметры + const a = ang * Math.PI / 180; + // SVG: треугольник + const baseY = 170; + const len = 200; // px длина наклона + const x1 = 60, y1 = baseY; + const x2 = x1 + len * Math.cos(a); + const y2 = baseY - len * Math.sin(a); + let s = ''; + // Земля + s += ''; + s += ''; + // Брусок + const bx = (x1 + x2)/2 - 12; + const by = (y1 + y2)/2 - 24; + s += ''; + s += ''; + s += ''; + // Подпись угла + s += 'α = ' + ang + '°'; + // Подпись h + const hSim = len * Math.sin(a); + s += ''; + s += 'h = ' + (hSim/20).toFixed(1) + ' м'; + + document.getElementById('p37s-svg').innerHTML = s; + // Расчёт КПД для наклонной плоскости с трением: + const hReal = 1; // 1 м для пример + const lReal = hReal / Math.sin(a); + const Apolez = m * g * hReal; + const FtrShift = mu * m * g * Math.cos(a); + const Ftyga = m * g * Math.sin(a) + FtrShift; + const Apolnoy = Ftyga * lReal; + const eta = (Apolez / Apolnoy) * 100; + document.getElementById('p37s-info').innerHTML = 'Поднимаем $m = 10$ кг на $h = 1$ м (μ = 0,1): ' + + '$A_{полез} = mgh = 100$ Дж, ' + + '$F_{тяги} = ' + Ftyga.toFixed(1) + '$ Н, ' + + '$A_{полн} = F l = ' + Apolnoy.toFixed(1) + '$ Дж, ' + + '$\\eta = ' + eta.toFixed(1) + '$ %.
Большие углы → меньше трения → выше КПД, но требуется большая сила.'; + renderMath(document.getElementById('p37s-info')); + } + document.getElementById('p37s-a-r').addEventListener('input', draw37s); + draw37s(); + + wireDnd('p37-dnd', [ + { id:'a1', cat:'low' },{ id:'a2', cat:'low' },{ id:'a3', cat:'mid' }, + { id:'a4', cat:'mid' },{ id:'a5', cat:'high' },{ id:'a6', cat:'high' } + ]); + wireQuiz('p37-tr-host', () => { if(window.addXp) window.addXp(15, 'tr-p37'); }); + wireReadBtn('p37'); + renderMath(body); +} + +/* ========================================================== */ +/* §38 — Мощность */ +/* ========================================================== */ +function add_p38(){ + const body = document.getElementById('p38-body'); + if(!body) return; + let h = ''; + + h += makeCard('theory', 'Мощность — это скорость работы', '§ 38.1', + 'Мощность $P$ — это работа, совершаемая за единицу времени:
' + + '$$P = \\dfrac{A}{t}$$
' + + '$[P] = $ Вт (ватт). $1$ Вт $= 1$ Дж/с.'); + + h += makeCard('rule', 'Кратные единицы', '§ 38.2', + '
    ' + + '
  • $1$ кВт $= 1000$ Вт
    • ' + + '
  • $1$ МВт $= 10^6$ Вт
    • ' + + '
  • $1$ ГВт $= 10^9$ Вт (мощность крупной электростанции)
    • ' + + '
  • $1$ л. с. (лошадиная сила) $= 736$ Вт $\\approx 0{,}74$ кВт
    • ' + + '
'); + + h += makeCard('example', 'Таблица мощностей', '§ 38.3', + '' + + '' + + [['Светодиодная лампа','5..10 Вт'],['Человек (физический труд)','~100 Вт'],['Лампа накаливания','60 Вт'],['Лошадь','~700 Вт (1 л.с.)'],['Чайник электрический','2 кВт'],['Легковой автомобиль','50..150 кВт'],['Поезд (локомотив)','~5 МВт'],['Атомная электростанция (1 блок)','~1 ГВт']].map(r => + '').join('') + + '
ОбъектP
' + r[0] + '' + r[1] + '
'); + + /* IV-1 КАЛЬК */ + h += wgWrap('p38-iv1', 'КАЛЬК', 'Калькулятор $P = A/t$', '', + '
' + + '' + + '' + + '
' + + '
' + + '$P = A/t = $ 60 Вт $= $ 0.06 кВт $\\approx $ 0.08 л. с.' + + '
' + + '
'); + + /* IV-2 СИМ */ + h += wgWrap('p38-iv2', 'СИМ', 'Два силача с одинаковой работой', 'Кто мощнее — тот, кто быстрее.', + '
' + + '' + + '' + + '
' + + '
'); + + /* IV-3 DnD */ + h += wgWrap('p38-iv3', 'DnD', 'Мощности по порядку', '', + dndPool('p38-dnd', [ + { id:'a1', cat:'low', html:'Светодиодная лампа (~10 Вт)' }, + { id:'a2', cat:'low', html:'Зарядка телефона (~5 Вт)' }, + { id:'a3', cat:'mid', html:'Утюг (~2 кВт)' }, + { id:'a4', cat:'mid', html:'Микроволновка (~1 кВт)' }, + { id:'a5', cat:'high', html:'Легковой автомобиль (~100 кВт)' }, + { id:'a6', cat:'high', html:'Локомотив (~5 МВт)' } + ], [ + { cat:'low', label:'Малая (Вт)' }, + { cat:'mid', label:'Средняя (кВт)' }, + { cat:'high', label:'Большая (десятки кВт..МВт)' } + ])); + + /* IV-4 ТРН */ + h += wgWrap('p38-iv4', 'ТРН', 'Тренажёр §38', '', + '
' + + quizQuestion('p38-tr', 0, '$A = 600$ Дж за $t = 30$ с. $P$?', ['10 Вт','20 Вт','30 Вт','60 Вт'], 1, '$P = 600/30 = 20$ Вт.') + + quizQuestion('p38-tr', 1, 'Двигатель $P = 3$ кВт работал $t = 5$ мин. $A$?', ['600 Дж','9 кДж','15 кДж','900 кДж'], 3, '$t = 300$ с, $A = Pt = 3000 \\cdot 300 = 900\\,000$ Дж $= 900$ кДж.') + + quizQuestion('p38-tr', 2, 'Один человек поднял груз за $10$ с, другой — за $20$ с. У кого мощность больше?', ['У первого','У второго','Одинакова','Нельзя сказать'], 0) + + quizQuestion('p38-tr', 3, '$2$ кВт $= ?$ Вт', ['200','2 000','20 000','200 000'], 1) + + quizQuestion('p38-tr', 4, '$1$ л. с. в Вт (округли):', ['100','500','736','1000'], 2) + + '
'); + + h += readButton('p38'); + body.innerHTML = h; + + const upd38 = () => { + const A = +document.getElementById('p38-A-r').value; + const t = +document.getElementById('p38-t-r').value; + document.getElementById('p38-A').textContent = A; + document.getElementById('p38-t').textContent = t.toFixed(1); + const P = A / t; + document.getElementById('p38-P').textContent = P.toFixed(1); + document.getElementById('p38-Pkw').textContent = (P/1000).toFixed(3); + document.getElementById('p38-Pls').textContent = (P/736).toFixed(2); + let cmp; + if(P < 30) cmp = 'Уровень зарядки телефона.'; + else if(P < 200) cmp = 'Уровень бытовой лампы / человека.'; + else if(P < 3000) cmp = 'Чайник / утюг.'; + else if(P < 200000) cmp = 'Автомобиль.'; + else if(P < 10000000) cmp = 'Локомотив.'; + else cmp = 'Электростанция (МВт-ГВт уровень).'; + document.getElementById('p38-cmp').textContent = cmp; + }; + ['p38-A-r','p38-t-r'].forEach(id => document.getElementById(id).addEventListener('input', upd38)); + upd38(); + + const upd38s = () => { + const tA = +document.getElementById('p38s-tA-r').value; + const tB = +document.getElementById('p38s-tB-r').value; + document.getElementById('p38s-tA').textContent = tA; + document.getElementById('p38s-tB').textContent = tB; + const A = 1000; // фикс. работа 1000 Дж + const PA = A / tA; + const PB = A / tB; + const winner = PA > PB ? 'А' : (PB > PA ? 'Б' : 'равны'); + document.getElementById('p38s-info').innerHTML = 'Каждый совершил работу $A = ' + A + '$ Дж (одинаковую).
' + + '$P_А = ' + A + '/' + tA + ' = ' + PA.toFixed(0) + '$ Вт
' + + '$P_Б = ' + A + '/' + tB + ' = ' + PB.toFixed(0) + '$ Вт
' + + 'Мощнее: ' + winner + ' (он сделал ту же работу быстрее).'; + renderMath(document.getElementById('p38s-info')); + }; + ['p38s-tA-r','p38s-tB-r'].forEach(id => document.getElementById(id).addEventListener('input', upd38s)); + upd38s(); + + wireDnd('p38-dnd', [ + { id:'a1', cat:'low' },{ id:'a2', cat:'low' },{ id:'a3', cat:'mid' }, + { id:'a4', cat:'mid' },{ id:'a5', cat:'high' },{ id:'a6', cat:'high' } + ]); + wireQuiz('p38-tr-host', () => { if(window.addXp) window.addXp(15, 'tr-p38'); }); + wireReadBtn('p38'); + renderMath(body); +} + +/* ========================================================== */ +/* §39 — Кинетическая энергия */ +/* ========================================================== */ +function add_p39(){ + const body = document.getElementById('p39-body'); + if(!body) return; + let h = ''; + + h += makeCard('theory', 'Энергия движения', '§ 39.1', + 'Кинетическая энергия $E_к$ — это энергия, которой обладает движущееся тело.

' + + '$$E_к = \\dfrac{m v^2}{2}$$
' + + '$[E] = $ Дж. У покоящегося тела ($v = 0$) кинетическая энергия равна нулю.'); + + h += makeCard('rule', 'Квадратичная зависимость от $v$', '§ 39.2', + 'Из формулы видно: при удвоении скорости энергия растёт в 4 раза; при увеличении в 3 раза — в 9 раз.

' + + 'Поэтому тормозной путь автомобиля при удвоении скорости — в 4 раза длиннее.'); + + h += makeCard('example', 'Сколько энергии у машины?', '§ 39.3', + 'Автомобиль $m = 1000$ кг едет $v = 20$ м/с (72 км/ч).
' + + '$E_к = mv^2/2 = 1000 \\cdot 400/2 = 200\\,000$ Дж $= 200$ кДж.

' + + 'При $v = 40$ м/с (144 км/ч): $E_к = 1000 \\cdot 1600/2 = 800$ кДж — в 4 раза больше! ' + + 'Эту энергию тормоза должны рассеять как тепло.'); + + /* IV-1 КАЛЬК */ + h += wgWrap('p39-iv1', 'КАЛЬК', 'Калькулятор $E_к = mv^2/2$', '', + '
' + + '' + + '' + + '
' + + '
' + + '$E_к = mv^2/2 = $ 200 000 Дж $= $ 200 кДж' + + '
' + + '
'); + + /* IV-2 СИМ: тело движется + индикатор Ek */ + h += wgWrap('p39-iv2', 'СИМ', 'E_к растёт квадратично', 'Двигай v — увидь, как энергия растёт по параболе.', + '
' + + '' + + '
'); + + /* IV-3 DnD */ + h += wgWrap('p39-iv3', 'DnD', 'У кого больше $E_к$?', '', + dndPool('p39-dnd', [ + { id:'a1', cat:'small', html:'Шарик $m = 0{,}1$ кг при $v = 1$ м/с (0,05 Дж)' }, + { id:'a2', cat:'small', html:'Снежинка падает (~0,001 Дж)' }, + { id:'a3', cat:'mid', html:'Бегун $m = 70$ кг, $v = 6$ м/с (1260 Дж)' }, + { id:'a4', cat:'mid', html:'Велосипедист $m = 80$ кг, $v = 5$ м/с (1000 Дж)' }, + { id:'a5', cat:'big', html:'Машина $m = 1000$ кг, $v = 20$ м/с (200 кДж)' }, + { id:'a6', cat:'big', html:'Грузовик $m = 5000$ кг, $v = 15$ м/с (562 кДж)' } + ], [ + { cat:'small', label:'Малая (Дж)' }, + { cat:'mid', label:'Средняя (кДж)' }, + { cat:'big', label:'Большая (десятки..сотни кДж)' } + ])); + + /* IV-4 ТРН */ + h += wgWrap('p39-iv4', 'ТРН', 'Тренажёр §39', '', + '
' + + quizQuestion('p39-tr', 0, '$m = 2$ кг, $v = 3$ м/с. $E_к$?', ['3 Дж','6 Дж','9 Дж','18 Дж'], 2, '$E_к = 2 \\cdot 9/2 = 9$ Дж.') + + quizQuestion('p39-tr', 1, 'Тело $m = 0{,}5$ кг с $v = 10$ м/с. $E_к$?', ['12,5 Дж','25 Дж','50 Дж','100 Дж'], 1, '$E_к = 0{,}5 \\cdot 100/2 = 25$ Дж.') + + quizQuestion('p39-tr', 2, 'При удвоении $v$ кинетическая энергия:', ['Удваивается','Утраивается','В 4 раза больше','Не меняется'], 2) + + quizQuestion('p39-tr', 3, 'Машина едет $36$ км/ч ($= 10$ м/с), $m = 1500$ кг. $E_к$?', ['7,5 кДж','15 кДж','75 кДж','150 кДж'], 2, '$E_к = 1500 \\cdot 100/2 = 75\\,000$ Дж.') + + quizQuestion('p39-tr', 4, 'Машина с $E_к = 100$ кДж и $m = 800$ кг. Какова $v$?', ['10 м/с','12,5 м/с','15,8 м/с','20 м/с'], 2, '$v = \\sqrt{2E_к/m} = \\sqrt{250} \\approx 15{,}8$ м/с.') + + '
'); + + h += readButton('p39'); + body.innerHTML = h; + + const upd39 = () => { + const m = +document.getElementById('p39-m-r').value; + const v = +document.getElementById('p39-v-r').value; + document.getElementById('p39-m').textContent = m.toFixed(1); + document.getElementById('p39-v').textContent = v.toFixed(1); + const Ek = m * v * v / 2; + document.getElementById('p39-Ek').textContent = Ek.toLocaleString('ru-RU', { maximumFractionDigits: 0 }); + document.getElementById('p39-Ekkj').textContent = (Ek/1000).toFixed(2); + let cmp; + if(Ek < 10) cmp = 'Меньше энергии летящего камня.'; + else if(Ek < 1000) cmp = 'Уровень бегуна или мяча.'; + else if(Ek < 100000) cmp = 'Уровень велосипедиста / лёгкой машины.'; + else if(Ek < 1e6) cmp = 'Уровень автомобиля на шоссе.'; + else cmp = 'Огромная — грузовик или поезд.'; + document.getElementById('p39-cmp').textContent = cmp; + }; + ['p39-m-r','p39-v-r'].forEach(id => document.getElementById(id).addEventListener('input', upd39)); + upd39(); + + // §39 IV-2 — parabola + function draw39s(){ + const v = +document.getElementById('p39s-v-r').value; + document.getElementById('p39s-v').textContent = v.toFixed(1); + const W = 360, H = 200, pad = 30; + const vMax = 20, EkMax = vMax * vMax / 2; // m=1 + function toX(vv){ return pad + (W - 2*pad) * vv / vMax; } + function toY(ek){ return H - pad - (H - 2*pad) * ek / EkMax; } + let s = ''; + // Оси + s += ''; + s += ''; + s += 'v, м/с'; + s += 'E_к, Дж'; + // Ticks + for(let vv = 0; vv <= vMax; vv += 5){ + const x = toX(vv); + s += ''; + if(vv > 0) s += '' + vv + ''; + } + for(let ek = 0; ek <= EkMax; ek += 50){ + const y = toY(ek); + s += ''; + if(ek > 0) s += '' + ek + ''; + } + // Парабола + let path = ''; + for(let i = 0; i <= 60; i++){ + const vv = vMax * i / 60; + const ek = vv * vv / 2; + path += (i === 0 ? 'M' : 'L') + toX(vv).toFixed(1) + ' ' + toY(ek).toFixed(1) + ' '; + } + s += ''; + // Текущая точка + const Ek = v * v / 2; + const cx = toX(v), cy = toY(Ek); + s += ''; + s += ''; + s += ''; + document.getElementById('p39s-svg').innerHTML = s; + document.getElementById('p39s-info').innerHTML = '$v = ' + v.toFixed(1) + '$ м/с · $E_к = v^2/2 = $ ' + Ek.toFixed(1) + ' Дж'; + renderMath(document.getElementById('p39s-info')); + } + document.getElementById('p39s-v-r').addEventListener('input', draw39s); + draw39s(); + + wireDnd('p39-dnd', [ + { id:'a1', cat:'small' },{ id:'a2', cat:'small' },{ id:'a3', cat:'mid' }, + { id:'a4', cat:'mid' },{ id:'a5', cat:'big' },{ id:'a6', cat:'big' } + ]); + wireQuiz('p39-tr-host', () => { if(window.addXp) window.addXp(15, 'tr-p39'); }); + wireReadBtn('p39'); + renderMath(body); +} + +/* ========================================================== */ +/* §40 — Потенциальная энергия (введение) */ +/* ========================================================== */ +function add_p40(){ + const body = document.getElementById('p40-body'); + if(!body) return; + let h = ''; + + h += makeCard('theory', 'Потенциальная энергия', '§ 40.1', + 'Потенциальная энергия $E_п$ — это «запас» работы, который сила (тяжести, упругости) сможет совершить над телом.

' + + 'Камень, поднятый на гору, ничего не делает — но если его столкнуть, он покатится вниз, разгонится и сможет сдвинуть препятствие. ' + + 'Запас энергии у камня — потенциальная.'); + + h += makeCard('rule', 'Два вида $E_п$', '§ 40.2', + '
    ' + + '
  • Гравитационная — у тела, поднятого над землёй (или над любым выбранным уровнем). $E_п = mgh$.
    • ' + + '
  • Упругая — у деформированного тела (пружины, лука). У школьной пружины: $E_п \\sim \\Delta l^2$ (растёт быстро с растяжением).
    • ' + + '
' + + 'Чем выше тело — тем больше гравит. потенциальная. Чем сильнее сжата пружина — тем больше упругой.'); + + h += makeCard('example', 'Запас работы', '§ 40.3', + '
    ' + + '
  • Вода в водохранилище — гравитационная $E_п$. Запускают вниз через турбину — генерирует электричество (ГЭС).
    • ' + + '
  • Сжатая пружина в часах — упругая $E_п$. Расправляется — крутит стрелки.
    • ' + + '
  • Тетива лука — упругая. Распрямляется — толкает стрелу.
    • ' + + '
'); + + /* IV-1 СИМ: подъём груза */ + h += wgWrap('p40-iv1', 'СИМ', 'Поднимем груз — увеличим запас', 'Меняй высоту — увидь рост $E_п$.', + '
' + + '' + + '
'); + + /* IV-2 КВИЗ */ + h += wgWrap('p40-iv2', 'КВИЗ', 'Что такое потенц. энергия', '', + '
' + + quizQuestion('p40-q', 0, 'Что обладает потенциальной энергией?', ['Любое движущееся тело','Тело в поле силы (например, поднятый камень)','Только электрические заряды','Только пружины'], 1) + + quizQuestion('p40-q', 1, 'Какие два главных вида $E_п$ в механике?', ['Тепловая и магнитная','Гравитационная и упругая','Постоянная и переменная','Открытая и закрытая'], 1) + + quizQuestion('p40-q', 2, 'У камня, висящего на потолке, $E_п$:', ['Нулевая','Существует — он может упасть и совершить работу','Отрицательная','Только если он движется'], 1) + + quizQuestion('p40-q', 3, 'Сжатая пружина обладает:', ['Кинетической','Упругой потенциальной','Гравитационной','Никакой'], 1) + + '
'); + + /* IV-3 DnD */ + h += wgWrap('p40-iv3', 'DnD', 'Какой вид энергии?', '', + dndPool('p40-dnd', [ + { id:'a1', cat:'k', html:'Летящий мяч' }, + { id:'a2', cat:'k', html:'Едущий автомобиль' }, + { id:'a3', cat:'pg', html:'Камень на вершине утёса' }, + { id:'a4', cat:'pg', html:'Вода в водохранилище' }, + { id:'a5', cat:'pe', html:'Сжатая пружина' }, + { id:'a6', cat:'pe', html:'Натянутая тетива лука' } + ], [ + { cat:'k', label:'Кинетическая' }, + { cat:'pg', label:'$E_п$ гравитационная' }, + { cat:'pe', label:'$E_п$ упругая' } + ])); + + /* IV-4 ТРН */ + h += wgWrap('p40-iv4', 'ТРН', 'Тренажёр §40', '', + '
' + + quizQuestion('p40-tr', 0, 'Когда $E_п$ гравитационная больше: на $1$ м или на $10$ м (для того же тела)?', ['На 1 м','На 10 м','Одинаково','Зависит от массы'], 1) + + quizQuestion('p40-tr', 1, 'Можно ли $E_п$ превратить в $E_к$?', ['Нет','Да, например при падении','Только в особых условиях','Только с помощью двигателя'], 1) + + quizQuestion('p40-tr', 2, 'Что является источником энергии ГЭС?', ['$E_к$ ветра','$E_п$ воды на высоте','$E_к$ молекул','Магнетизм'], 1) + + quizQuestion('p40-tr', 3, 'Тело с $E_п = 100$ Дж может совершить работу не больше…', ['10 Дж','100 Дж','1000 Дж','Сколько угодно'], 1) + + '
'); + + h += readButton('p40'); + body.innerHTML = h; + + function draw40(){ + const hVal = +document.getElementById('p40-h-r').value; + document.getElementById('p40-h').textContent = hVal; + const W = 320, H = 220, baseY = 200; + let s = ''; + s += ''; + for(let i = 0; i < 14; i++) s += ''; + // Шкала высоты + for(let hh = 0; hh <= 20; hh += 5){ + const y = baseY - hh * 8; + s += ''; + s += '' + hh + ' м'; + } + s += ''; + // Тело + const y = baseY - hVal * 8 - 14; + s += ''; + s += '1 кг'; + // Линия высоты + if(hVal > 0){ + s += ''; + s += ''; + s += 'h = ' + hVal + ' м'; + } + // Подпись Ep + const Ep = 1 * 10 * hVal; // m=1, g=10 + s += 'E_п = ' + Ep + ' Дж'; + document.getElementById('p40-svg').innerHTML = s; + document.getElementById('p40-info').innerHTML = 'Тело $m = 1$ кг на высоте $h = ' + hVal + '$ м: $E_п = mgh = 1 \\cdot 10 \\cdot ' + hVal + ' = $ ' + Ep + ' Дж.'; + renderMath(document.getElementById('p40-info')); + } + document.getElementById('p40-h-r').addEventListener('input', draw40); + draw40(); + + wireDnd('p40-dnd', [ + { id:'a1', cat:'k' },{ id:'a2', cat:'k' },{ id:'a3', cat:'pg' }, + { id:'a4', cat:'pg' },{ id:'a5', cat:'pe' },{ id:'a6', cat:'pe' } + ]); + wireQuiz('p40-q-host', () => { if(window.addXp) window.addXp(10, 'q-p40'); }); + wireQuiz('p40-tr-host', () => { if(window.addXp) window.addXp(15, 'tr-p40'); }); + wireReadBtn('p40'); + renderMath(body); +} + +/* ========================================================== */ +/* §41 — Расчёт потенциальной энергии $E_п = mgh$ */ +/* ========================================================== */ +function add_p41(){ + const body = document.getElementById('p41-body'); + if(!body) return; + let h = ''; + + h += makeCard('theory', 'Формула гравитационной $E_п$', '§ 41.1', + '$$E_п = m g h$$
' + + '$m$ — масса тела (кг), $g \\approx 9{,}8$ Н/кг, $h$ — высота над выбранным уровнем (м).
' + + '$[E_п] = $ Дж.

' + + 'Чем тяжелее тело и чем выше — тем больше его запас энергии.'); + + h += makeCard('rule', 'Высота от чего?', '§ 41.2', + '$E_п$ зависит от выбора нулевого уровня. Например, лампа на потолке: ' + + 'относительно пола высота $h_1 = 3$ м, относительно стола $h_2 = 2$ м, относительно стула $h_3 = 2{,}5$ м.

' + + 'Обычно за «ноль» берут поверхность Земли (землю) — но это условность. ' + + 'Главное — разность $E_п$ при перемещении тела всегда определена однозначно: $\\Delta E_п = mg\\Delta h$.'); + + h += makeCard('example', 'Подъём яблока', '§ 41.3', + 'Яблоко $m = 0{,}15$ кг поднимаем на стол высотой $h = 0{,}8$ м.
' + + '$E_п = mgh = 0{,}15 \\cdot 10 \\cdot 0{,}8 = 1{,}2$ Дж.
' + + 'Чтобы его поднять, нам понадобилось совершить работу $\\ge 1{,}2$ Дж (без учёта трения о воздух).'); + + /* IV-1 КАЛЬК */ + h += wgWrap('p41-iv1', 'КАЛЬК', 'Калькулятор $E_п = mgh$', '', + '
' + + '' + + '' + + '
' + + '
$E_п = mgh = $ 100 Дж $= $ 0.1 кДж ($g = 10$ Н/кг)
'); + + /* IV-2 СИМ: 2 тела на разной высоте */ + h += wgWrap('p41-iv2', 'СИМ', 'Сравни два тела', 'У какого тела запас энергии больше?', + '
' + + '' + + '' + + '' + + '' + + '
' + + '' + + '
'); + + /* IV-3 DnD */ + h += wgWrap('p41-iv3', 'DnD', 'Кто запасает больше $E_п$?', '', + dndPool('p41-dnd', [ + { id:'a1', cat:'small', html:'Карандаш ($m = 0{,}01$ кг) на столе ($h = 1$ м)' }, + { id:'a2', cat:'small', html:'Книга ($m = 0{,}5$ кг) на полке ($h = 2$ м)' }, + { id:'a3', cat:'mid', html:'Человек ($m = 60$ кг) на 5-м этаже ($h = 15$ м)' }, + { id:'a4', cat:'mid', html:'Машина ($m = 1500$ кг) на холме ($h = 5$ м)' }, + { id:'a5', cat:'big', html:'Вода в озере ($V = 1$ млн м³) на $h = 100$ м' }, + { id:'a6', cat:'big', html:'Поезд ($m = 10^6$ кг) на горном перевале ($h = 1000$ м)' } + ], [ + { cat:'small', label:'Малая (Дж)' }, + { cat:'mid', label:'Средняя (кДж)' }, + { cat:'big', label:'Огромная (МДж..ГДж)' } + ])); + + /* IV-4 ТРН */ + h += wgWrap('p41-iv4', 'ТРН', 'Тренажёр §41', '', + '
' + + quizQuestion('p41-tr', 0, '$m = 5$ кг, $h = 8$ м ($g = 10$). $E_п$?', ['200 Дж','300 Дж','400 Дж','500 Дж'], 2, '$E_п = 5 \\cdot 10 \\cdot 8 = 400$ Дж.') + + quizQuestion('p41-tr', 1, 'Птица $m = 0{,}3$ кг летит на высоте $h = 20$ м. $E_п$?', ['6 Дж','30 Дж','60 Дж','600 Дж'], 2) + + quizQuestion('p41-tr', 2, '$E_п = 200$ Дж, $h = 4$ м. Найди $m$ (g=10).', ['2 кг','4 кг','5 кг','10 кг'], 2, '$m = E_п/(gh) = 200/40 = 5$ кг.') + + quizQuestion('p41-tr', 3, 'Камень $m = 0{,}5$ кг на $h_1 = 2$ м поднимаем до $h_2 = 5$ м. $\\Delta E_п$?', ['10 Дж','15 Дж','25 Дж','35 Дж'], 1, '$\\Delta E_п = mg \\Delta h = 0{,}5 \\cdot 10 \\cdot 3 = 15$ Дж.') + + quizQuestion('p41-tr', 4, 'Зависит ли $E_п$ тела на столе от выбора нулевого уровня?', ['Нет','Да — само значение зависит','Только от массы','Только от $g$'], 1) + + '
'); + + h += readButton('p41'); + body.innerHTML = h; + + const upd41 = () => { + const m = +document.getElementById('p41-m-r').value; + const hv = +document.getElementById('p41-h-r').value; + document.getElementById('p41-m').textContent = m.toFixed(2); + document.getElementById('p41-h').textContent = hv.toFixed(1); + const Ep = m * 10 * hv; + document.getElementById('p41-Ep').textContent = Ep.toLocaleString('ru-RU', { maximumFractionDigits: 1 }); + document.getElementById('p41-Epkj').textContent = (Ep/1000).toFixed(3); + }; + ['p41-m-r','p41-h-r'].forEach(id => document.getElementById(id).addEventListener('input', upd41)); + upd41(); + + function draw41s(){ + const mA = +document.getElementById('p41s-mA-r').value; + const hA = +document.getElementById('p41s-hA-r').value; + const mB = +document.getElementById('p41s-mB-r').value; + const hB = +document.getElementById('p41s-hB-r').value; + document.getElementById('p41s-mA').textContent = mA; + document.getElementById('p41s-hA').textContent = hA; + document.getElementById('p41s-mB').textContent = mB; + document.getElementById('p41s-hB').textContent = hB; + const EpA = mA * 10 * hA, EpB = mB * 10 * hB; + const W = 360, H = 200, baseY = 180; + const pxPerM = 10; + let s = ''; + s += ''; + for(let i = 0; i < 18; i++) s += ''; + // A слева + const yA = baseY - hA * pxPerM - 18; + s += ''; + s += '' + mA + ' кг'; + s += ''; + s += '' + hA + ' м'; + // B справа + const yB = baseY - hB * pxPerM - 18; + s += ''; + s += '' + mB + ' кг'; + s += ''; + s += '' + hB + ' м'; + document.getElementById('p41s-svg').innerHTML = s; + const winner = EpA > EpB ? 'A' : (EpB > EpA ? 'Б' : 'равны'); + document.getElementById('p41s-info').innerHTML = '$E_{пA} = ' + mA + ' \\cdot 10 \\cdot ' + hA + ' = ' + EpA + '$ Дж
' + + '$E_{пБ} = ' + mB + ' \\cdot 10 \\cdot ' + hB + ' = ' + EpB + '$ Дж
' + + 'Больше у: ' + winner + ''; + renderMath(document.getElementById('p41s-info')); + } + ['p41s-mA-r','p41s-hA-r','p41s-mB-r','p41s-hB-r'].forEach(id => document.getElementById(id).addEventListener('input', draw41s)); + draw41s(); + + wireDnd('p41-dnd', [ + { id:'a1', cat:'small' },{ id:'a2', cat:'small' },{ id:'a3', cat:'mid' }, + { id:'a4', cat:'mid' },{ id:'a5', cat:'big' },{ id:'a6', cat:'big' } + ]); + wireQuiz('p41-tr-host', () => { if(window.addXp) window.addXp(15, 'tr-p41'); }); + wireReadBtn('p41'); + renderMath(body); +} + +/* ========================================================== */ +/* §42 — ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ */ +/* ГЛАВНЫЙ ВИЗУАЛ КУРСА: HillSlideSim + PendulumSim */ +/* ========================================================== */ +function add_p42(){ + const body = document.getElementById('p42-body'); + if(!body) return; + let h = ''; + + h += makeCard('theory', 'Полная механическая энергия', '§ 42.1', + 'Полная механическая энергия тела — сумма кинетической и потенциальной:
' + + '$$E = E_к + E_п = \\dfrac{mv^2}{2} + mgh$$
' + + 'Закон сохранения механической энергии:
' + + 'Если на тело действуют только консервативные силы (тяжесть, упругость), то его полная механическая энергия сохраняется:
' + + '$$E = E_к + E_п = \\text{const}$$'); + + h += makeCard('rule', 'Что происходит при движении', '§ 42.2', + '
    ' + + '
  • Тело падает: $h \\downarrow \\Rightarrow E_п \\downarrow$, но $v \\uparrow \\Rightarrow E_к \\uparrow$. Сумма $E$ не меняется!
    • ' + + '
  • Тело подбрасывают: $v \\downarrow \\Rightarrow E_к \\downarrow$, $h \\uparrow \\Rightarrow E_п \\uparrow$.
    • ' + + '
  • В верхней точке траектории $v = 0 \\Rightarrow E_к = 0$, вся энергия — потенциальная.
    • ' + + '
  • В самой низкой точке траектории $h = 0 \\Rightarrow E_п = 0$, вся энергия — кинетическая.
    • ' + + '
'); + + h += makeCard('example', 'Свободное падение', '§ 42.3', + 'Камень $m = 0{,}5$ кг падает с высоты $h_0 = 10$ м без сопротивления воздуха.
' + + 'В начале: $E_п = mgh_0 = 50$ Дж, $E_к = 0$. Полная $E = 50$ Дж.
' + + 'У земли ($h = 0$): $E_п = 0$, $E_к = 50$ Дж.
' + + '$\\dfrac{mv^2}{2} = 50 \\Rightarrow v = \\sqrt{2 \\cdot 50/0{,}5} = \\sqrt{200} \\approx 14{,}1$ м/с.

' + + 'В присутствии трения часть энергии превращается в тепло. Тогда $E_к + E_п < E_0$.'); + + /* IV-1 ГЛАВНЫЙ ВИЗУАЛ — горка с тележкой */ + h += wgWrap('p42-iv1', 'СИМ', 'Главный визуал курса: тележка скатывается с горки', 'Запусти симуляцию и наблюдай, как $E_п$ превращается в $E_к$. С трением — часть переходит в тепло.', + '
' + + '' + + '' + + '' + + '
' + + '
' + + '' + + '
' + + '
$E_к$
0 Дж
' + + '
$E_п$
0 Дж
' + + '
$E_к + E_п$
0 Дж
' + + '
'); + + /* IV-2 СИМ маятник */ + h += wgWrap('p42-iv2', 'СИМ', 'Маятник: вечный обмен энергиями', 'В крайних точках вся энергия потенциальная; в нижней — вся кинетическая.', + '
' + + '' + + '
' + + '
' + + '' + + '
'); + + /* IV-3 квиз/DnD */ + h += wgWrap('p42-iv3', 'КВИЗ', 'Закон сохранения', '', + '
' + + quizQuestion('p42-q', 0, 'Камень падает (без сопротивления). $E_к$ и $E_п$ изменяются как?', ['Обе растут','$E_к$ растёт, $E_п$ падает','Обе падают','$E_к$ падает, $E_п$ растёт'], 1) + + quizQuestion('p42-q', 1, 'В нижней точке маятника:', ['Вся энергия потенциальная','Вся энергия кинетическая','Равно поровну','Нулевая'], 1) + + quizQuestion('p42-q', 2, 'При наличии трения $E_к + E_п$:', ['Растёт','Сохраняется','Уменьшается (уходит в тепло)','Становится нулевой'], 2) + + quizQuestion('p42-q', 3, 'Камень брошен вверх со скоростью $v$. На какой высоте $E_к = 0$?', ['На земле','На максимальной высоте','В любой точке','Нигде'], 1, 'В верхней точке $v = 0$, вся энергия — потенциальная.') + + '
'); + + /* IV-4 ТРН */ + h += wgWrap('p42-iv4', 'ТРН', 'Тренажёр §42', '', + '
' + + quizQuestion('p42-tr', 0, 'Камень $m = 1$ кг падает с $h = 5$ м (g=10, нет трения). $v$ у земли?', ['5 м/с','10 м/с','15 м/с','20 м/с'], 1, '$mgh = mv^2/2$, $v = \\sqrt{2gh} = \\sqrt{100} = 10$ м/с.') + + quizQuestion('p42-tr', 1, 'Бросили мяч вверх с $v_0 = 20$ м/с (g=10). Макс. высота?', ['10 м','15 м','20 м','40 м'], 2, '$v_0^2/2 = gh$, $h = v_0^2/(2g) = 400/20 = 20$ м.') + + quizQuestion('p42-tr', 2, 'Шар на верху горки $E_п = 100$ Дж, $E_к = 0$. В середине $E_к = 40$ Дж. $E_п$ в этом месте?', ['40 Дж','60 Дж','100 Дж','140 Дж'], 1, '$E_к + E_п = 100 \\Rightarrow E_п = 60$ Дж (без потерь).') + + quizQuestion('p42-tr', 3, 'То же, но с трением: $E_к = 30$ Дж в середине, $E_п = 50$ Дж. Сколько ушло в трение?', ['10 Дж','20 Дж','30 Дж','40 Дж'], 1, '$100 - (30+50) = 20$ Дж.') + + quizQuestion('p42-tr', 4, 'Тело $m = 0{,}2$ кг с $h = 10$ м. $v$ у земли (без трения, g=10)?', ['10 м/с','14,1 м/с','20 м/с','100 м/с'], 1, '$v = \\sqrt{2gh} = \\sqrt{200} \\approx 14{,}1$ м/с (не зависит от $m$).') + + '
'); + + h += readButton('p42'); + body.innerHTML = h; + + // §42 IV-1 — Hill sim + let hill = null, hillRaf = 0, hillRunning = false; + function initHill(){ + if(!window.PHYS || !window.PHYS.HillSlideSim) return; + const h0 = +document.getElementById('p42-h-r').value; + const m = +document.getElementById('p42-m-r').value; + const fr = +document.getElementById('p42-fr-r').value / 100; + hill = new window.PHYS.HillSlideSim({ x0: 30, y0: 200, hStart: h0, mass: m, friction: fr, g: 10, scale: 22 }); + drawHill(); + } + function drawHill(){ + const svg = document.getElementById('p42-svg'); + if(!svg || !hill) return; + svg.innerHTML = hill.renderProfile(); + const E = hill.getEnergies(); + const Etot0 = hill.m * hill.g * hill.hStart; + const ratio = (v) => Math.max(0, Math.min(100, v / Etot0 * 100)); + document.getElementById('p42-bar-Ek').style.width = ratio(E.Ek) + '%'; + document.getElementById('p42-bar-Ep').style.width = ratio(E.Ep) + '%'; + document.getElementById('p42-bar-Et').style.width = ratio(E.Etot) + '%'; + document.getElementById('p42-Ek-val').textContent = E.Ek.toFixed(1) + ' Дж'; + document.getElementById('p42-Ep-val').textContent = E.Ep.toFixed(1) + ' Дж'; + document.getElementById('p42-Et-val').textContent = E.Etot.toFixed(1) + ' Дж'; + } + function hillLoop(){ + if(!hill || !hillRunning){ return; } + hill.step(0.05); + drawHill(); + if(hill.h > 0.01){ + hillRaf = requestAnimationFrame(hillLoop); + } else { + hillRunning = false; + } + } + ['p42-h-r','p42-m-r','p42-fr-r'].forEach(id => document.getElementById(id).addEventListener('input', () => { + document.getElementById('p42-h').textContent = document.getElementById('p42-h-r').value; + document.getElementById('p42-m').textContent = document.getElementById('p42-m-r').value; + document.getElementById('p42-fr').textContent = document.getElementById('p42-fr-r').value; + if(!hillRunning) initHill(); + })); + document.getElementById('p42-go').addEventListener('click', () => { + if(hillRunning) return; + if(!hill || hill.h < 0.01) initHill(); + hillRunning = true; + if(hillRaf) cancelAnimationFrame(hillRaf); + hillLoop(); + }); + document.getElementById('p42-reset').addEventListener('click', () => { + hillRunning = false; + if(hillRaf) cancelAnimationFrame(hillRaf); + initHill(); + }); + initHill(); + + // §42 IV-2 — Pendulum + let pend = null, pendRaf = 0, pendRunning = false; + function initPend(){ + if(!window.PHYS || !window.PHYS.PendulumSim) return; + const ang = +document.getElementById('p42p-a-r').value; + pend = new window.PHYS.PendulumSim({ cx: 160, cy: 30, length: 1.5, mass: 0.5, angleDeg: ang, g: 10, scale: 90 }); + drawPend(); + } + function drawPend(){ + const svg = document.getElementById('p42p-svg'); + if(!svg || !pend) return; + svg.innerHTML = pend.render(); + const E = pend.getEnergies(); + document.getElementById('p42p-info').innerHTML = '$E_к = ' + E.Ek.toFixed(2) + '$ Дж · $E_п = ' + E.Ep.toFixed(2) + '$ Дж · $E_{полн} = ' + E.Etot.toFixed(2) + '$ Дж (сохраняется!)'; + renderMath(document.getElementById('p42p-info')); + } + function pendLoop(){ + if(!pend || !pendRunning) return; + for(let i = 0; i < 3; i++) pend.step(0.02); + drawPend(); + pendRaf = requestAnimationFrame(pendLoop); + } + document.getElementById('p42p-go').addEventListener('click', () => { + pendRunning = false; + if(pendRaf) cancelAnimationFrame(pendRaf); + initPend(); + pendRunning = true; + pendLoop(); + }); + document.getElementById('p42p-a-r').addEventListener('input', () => { + document.getElementById('p42p-a').textContent = document.getElementById('p42p-a-r').value; + if(!pendRunning) initPend(); + }); + initPend(); + + wireQuiz('p42-q-host', () => { if(window.addXp) window.addXp(10, 'q-p42'); }); + wireQuiz('p42-tr-host', () => { if(window.addXp) window.addXp(15, 'tr-p42'); }); + wireReadBtn('p42'); + renderMath(body); +} + +/* ========================================================== */ +/* Финал главы 5 — 7 боссов + ачивка «Энергетик» */ +/* ========================================================== */ +function add_final5(){ + const body = document.getElementById('final5-body'); + if(!body) return; + let h = ''; + + h += '
' + + '
Финал главы 5: победи 7 боссов
' + + '
Реши все 7 задач — получишь ачивку «Энергетик» и +50 XP.
' + + '
' + + '
Побеждено: 0 / 7
' + + '
'; + + const bosses = [ + { n:1, tag:'§36', title:'Работа', + q:'$F = 120$ Н, $s = 8$ м. Работа $A$ в Дж?', + hint:'$A = F s = 120 \\cdot 8 = 960$ Дж.', + ans:960, tol:5, step:'1' }, + { n:2, tag:'§37', title:'КПД', + q:'$A_{полез} = 240$ Дж, $A_{полн} = 300$ Дж. КПД в %?', + hint:'$\\eta = 240/300 \\cdot 100 = 80$ %.', + ans:80, tol:1, step:'1' }, + { n:3, tag:'§38', title:'Мощность', + q:'$A = 9000$ Дж за $t = 30$ с. Мощность $P$ в Вт?', + hint:'$P = A/t = 9000/30 = 300$ Вт.', + ans:300, tol:3, step:'1' }, + { n:4, tag:'§39', title:'Кинетическая энергия', + q:'$m = 2$ кг, $v = 5$ м/с. $E_к$ в Дж?', + hint:'$E_к = mv^2/2 = 2 \\cdot 25/2 = 25$ Дж.', + ans:25, tol:0.5, step:'0.5' }, + { n:5, tag:'§41', title:'Потенциальная энергия', + q:'$m = 4$ кг, $h = 6$ м, $g = 10$. $E_п$ в Дж?', + hint:'$E_п = mgh = 4 \\cdot 10 \\cdot 6 = 240$ Дж.', + ans:240, tol:2, step:'1' }, + { n:6, tag:'§42', title:'Закон сохранения', + q:'Камень $m = 0{,}5$ кг падает с $h = 20$ м без сопротивления ($g = 10$). Скорость $v$ у земли в м/с?', + hint:'$mgh = mv^2/2 \\Rightarrow v = \\sqrt{2gh} = \\sqrt{400} = 20$ м/с.', + ans:20, tol:0.3, step:'0.1' }, + { n:7, tag:'синтез', title:'Энергетик', + q:'Тележка $m = 1$ кг скатывается с горки высотой $h_0 = 4$ м (g=10). На дне измерено $v = 8$ м/с. Сколько энергии в Дж потеряно на трение?', + hint:'$E_0 = mgh_0 = 40$ Дж. На дне $E_к = mv^2/2 = 32$ Дж. Потеряно: $40 - 32 = 8$ Дж.', + ans:8, tol:0.2, step:'0.1' } + ]; + + const STATE_KEY = 'physics7_ch5_final_bosses'; + let solved = {}; + try{ solved = JSON.parse(localStorage.getItem(STATE_KEY) || '{}') || {}; }catch(e){} + + bosses.forEach(b => { + const isSolved = !!solved[b.n]; + h += '
' + + '
' + + '' + b.tag + '' + + 'Босс ' + b.n + '. ' + b.title + '' + + '
' + + '
' + b.q + '
' + + '
' + + '' + + '' + + '' + + '
' + + '' + + '
' + (isSolved ? '✓ Босс повержен! +20 XP.' : '') + '
' + + '
'; + }); + + h += ''; + + body.innerHTML = h; + renderMath(body); + + function updateBar(){ + const cnt = bosses.filter(b => solved[b.n]).length; + document.getElementById('ch5-fin-fill').style.width = (cnt * 100 / bosses.length) + '%'; + document.getElementById('ch5-fin-lab').textContent = 'Побеждено: ' + cnt + ' / ' + bosses.length; + if(cnt === bosses.length){ + document.getElementById('ch5-mastered').style.display = 'flex'; + const ACH_KEY = 'physics7_ch5_master'; + if(localStorage.getItem(ACH_KEY) !== '1'){ + localStorage.setItem(ACH_KEY, '1'); + if(window.addXp) window.addXp(50, 'ach-ch5-master'); + if(window.achievement) window.achievement('ch_done', 'Энергетик'); + } + } + } + updateBar(); + + body.querySelectorAll('.boss-hint').forEach(btn => btn.addEventListener('click', () => { + const n = btn.dataset.n; + const txt = body.querySelector('.boss-hint-txt[data-n="' + n + '"]'); + if(txt) txt.style.display = txt.style.display === 'none' ? 'block' : 'none'; + })); + body.querySelectorAll('.boss-go').forEach(btn => btn.addEventListener('click', () => { + const n = +btn.dataset.n; + const b = bosses.find(x => x.n === n); + const inp = body.querySelector('.boss-inp[data-n="' + n + '"]'); + const fb = body.querySelector('.boss-fb[data-n="' + n + '"]'); + const card = body.querySelector('[data-boss="' + n + '"]'); + const v = parseFloat((inp.value || '').replace(',', '.')); + if(isNaN(v)){ + fb.style.display = 'block'; + fb.style.background = '#fee2e2'; fb.style.color = '#7f1d1d'; fb.style.borderLeft = '4px solid #dc2626'; + fb.textContent = 'Введи число.'; + return; + } + if(Math.abs(v - b.ans) < b.tol){ + fb.style.display = 'block'; + fb.style.background = '#d1fae5'; fb.style.color = '#065f46'; fb.style.borderLeft = '4px solid #10b981'; + fb.innerHTML = '✓ Босс повержен! +20 XP.'; + card.style.border = '2px solid #10b981'; + card.style.boxShadow = '0 0 0 3px rgba(16,185,129,.16)'; + btn.disabled = true; inp.disabled = true; + if(!solved[n]){ + solved[n] = true; + try{ localStorage.setItem(STATE_KEY, JSON.stringify(solved)); }catch(e){} + if(window.addXp) window.addXp(20, 'boss-ch5-' + n); + updateBar(); + } + } else { + fb.style.display = 'block'; + fb.style.background = '#fee2e2'; fb.style.color = '#7f1d1d'; fb.style.borderLeft = '4px solid #dc2626'; + fb.textContent = 'Не то. Перепроверь решение.'; + } + })); + body.querySelectorAll('.boss-inp').forEach(inp => inp.addEventListener('keydown', e => { + if(e.key === 'Enter'){ e.preventDefault(); body.querySelector('.boss-go[data-n="' + inp.dataset.n + '"]').click(); } + })); +} + +window.PHYS7_CH5_WIDGETS = { + p36: add_p36, + p37: add_p37, + p38: add_p38, + p39: add_p39, + p40: add_p40, + p41: add_p41, + p42: add_p42, + final5: add_final5 +}; + +})();