В предишни статии подробно анализирахме кинетична енергия и всичко свързано с него. В този случай ние продължаваме с обучението и продължаваме да учим механична енергия. Този тип енергия е това, което се произвежда от работата на тялото. Може да се прехвърля между други тела. Може да се каже, че това е сумата от кинетичната енергия, произведена от движението на телата, с еластичната и / или гравитационната потенциална енергия. Тази енергия се произвежда чрез взаимодействието на телата във връзка с позицията, която всяко от тях има.
В този пост ще научите всичко, свързано с механичната енергия, от това как тя работи до това как да я изчислите и нейните полезности. Искате ли да научите за това? Продължавайте да четете 🙂
Обяснение на механичната енергия
За да бъде лесно за разбиране, нека вземем пример. Нека помислим за предмет, който е хвърлен от разстояние от земята. Този обект ще носи предишна кинетична енергия, защото се движи. С напредването си той придобива скорост и гравитационна потенциална енергия, когато е издигнат над нивото на земята. Да вземем за пример хвърлянето на топка.
Като се има предвид, че нашата ръка упражнява работата върху топката, тя прехвърля кинетичната енергия върху нея, за да може да се движи. В този пример ще разгледаме незначителна сила на триене с въздух В противен случай това би направило изчисленията и изучаването на концепцията много трудно. Когато топката е хвърлена и е във въздуха, тя носи кинетичната енергия, която я задвижва, и гравитационната потенциална енергия, която я привлича към земята, защото е издигната.
Винаги трябва да имаме предвид, че сме подложени на силата на гравитацията. Земната гравитация ни тласка към земята с ускорение от 9,8 метра в секунда на квадрат. И двете сили, които взаимодействат с топката, имат различна скорост, ускорение и посока. Следователно механичната енергия е резултатът от двете енергии.
Единицата за измерване на механичната енергия, според Международната система, е джаулът.
формула
За физиците изчисляването на механичната енергия се превръща в сбор от кинетична енергия и гравитационен потенциал. Това се изразява с формулата:
Em = Ec + Ep
Където Em е механичната енергия, Ec - кинетичната, а Ep - потенциалът. Формулата за кинетична енергия видяхме в друга публикация. Когато говорим за гравитационна потенциална енергия, ние говорим за резултата от масата по височина и гравитация. Умножението на тези единици ни показва потенциалната енергия на даден обект.
Принцип на запазване на енергията
Учителите винаги са настоявали отново и отново, че енергията нито се създава, нито се унищожава, а се трансформира. Това ни води до принципа на запазване на енергията.
Когато механичната енергия идва от изолирана система (такава, в която няма триене), основана на консервативни сили (която запазва механичната енергия на системата) резултантната му стойност ще остане постоянна. В друга ситуация енергията на тялото ще бъде постоянна, докато промяната настъпва само в енергийния режим, а не в неговата стойност. Тоест, ако енергията се трансформира от кинетична в потенциална или в механична.
Например, ако хвърлим топката вертикално, тя ще има цялата кинетична и потенциална енергия в момента на изкачване. Когато обаче достигне най-високата си точка, като бъде спрян без изместване, той ще има само гравитационната потенциална енергия. В този случай енергията се запазва, но в потенциален режим.
Това приспадане може да се изрази математически с уравнението:
Em = Ec + Ep = константа
Примери за упражнения
За да ви предложим по-добро преподаване на този вид енергия, ще поставим няколко примера за упражнения и ще ги решим стъпка по стъпка. В тези въпроси ще включим различните видове енергия, които сме виждали досега.
- Проверете грешната опция:
- а) Кинетичната енергия е енергията, която тялото притежава, защото е в движение.
- б) Може да се каже, че гравитационната потенциална енергия е енергията, която тялото притежава, защото се намира на определена височина над земната повърхност.
- в) Общата механична енергия на тялото е често срещана, дори при поява на триене.
- г) Общата енергия на Вселената е постоянна и може да се трансформира от една форма в друга; обаче не може да бъде създаден или унищожен.
- д) Когато тялото има кинетична енергия, то е способно да върши работа.
В този случай грешният вариант е последният. Работата не се извършва от обекта, който притежава кинетичната енергияНо тялото, което ви е дало тази енергия. Да се върнем към примера с топката. Хвърляйки го във въздуха, ние сме тези, които вършим работата, за да му дадем кинетичната енергия да се движи.
- Нека кажем, че автобус с маса m пътува по планински път и се спуска с височина h. Шофьорът на автобуса държи спирачките включени, за да избегне срив надолу. Това поддържа скоростта на шината постоянна, дори когато автобусът се спуска. Имайки предвид тези условия, посочете дали е вярно или невярно:
- Вариацията на кинетичната енергия на автомобила е нула.
- Механичната енергия на системата автобус-Земя се запазва, тъй като скоростта на автобуса е постоянна.
- Общата енергия на системата автобус-Земя се запазва, въпреки че част от механичната енергия се трансформира във вътрешна енергия.
Отговорът на това упражнение е V, F, V. Тоест първата опция е вярна. Ако преминем към формулата за кинетична енергия, можем да видим, че ако скоростта е постоянна, кинетичната енергия остава постоянна. Механичната енергия не се запазва, тъй като гравитационният потенциал продължава да варира при спускане от височини. Последното е вярно, тъй като вътрешната енергия на превозното средство нараства, за да поддържа тялото в движение.
Надявам се, че с тези примери можете да научите по-добре за механичната енергия и да издържите физическите изпити, които струват толкова много на много хора 😛