U prethodnim člancima smo temeljito analizirali kinetička energija i sve u vezi s tim. U ovom slučaju nastavljamo sa obukom i nastavljamo studirati mehanička energija. Ova vrsta energije je ono što nastaje radom tijela. Može se prenositi između drugih tijela. Moglo bi se reći da je to zbroj kinetičke energije koja nastaje kretanjem tijela, sa elastičnom i / ili gravitacijskom potencijalnom energijom. Ova se energija proizvodi interakcijom tijela u odnosu na položaj koji svako ima.
U ovom postu ćete naučiti sve vezano za mehaničku energiju, od načina na koji ona funkcionira do načina izračunavanja i njenih korisnosti. Želite li naučiti o tome? Nastavite čitati 🙂
Objašnjenje mehaničke energije
Uzmimo primjer za lakše razumijevanje. Sjetimo se predmeta koji se baca iz daljine sa zemlje. Taj će objekt nositi prethodnu kinetičku energiju jer se kreće. Kako napreduje, dobija brzinu i gravitacionu potencijalnu energiju kada je povišen iznad nivoa tla. Uzmimo za primjer bacanje lopte.
Uzimajući u obzir da naša ruka vrši rad na lopti, ona joj prenosi kinetičku energiju kako bi se mogla kretati. U ovom primjeru ćemo razmotriti zanemariva sila trenja sa zrakom Inače bi to vrlo otežalo proračune i učenje koncepta. Kada je lopta bačena i nalazi se u zraku, ona nosi kinetičku energiju koja je pokreće da se kreće i gravitacijsku potencijalnu energiju koja je vuče na zemlju, jer je povišena.
Uvijek se mora imati na umu da smo podvrgnuti sili gravitacije. Zemljina gravitacija nas gura prema zemlji sa ubrzanje od 9,8 metara u sekundi na kvadrat. Obje sile koje djeluju s loptom imaju različitu brzinu, ubrzanje i smjer. Stoga je mehanička energija rezultanta obje energije.
Jedinica mjere mehaničke energije, prema Međunarodnom sistemu, je džul.
Formula
Za fizičare je izračunavanje mehaničke energije prevedeno u zbroj kinetičke energije i gravitacijskog potencijala. To se izražava formulom:
Em = Ec + Ep
Gdje je Em mehanička energija, Ec kinetička, a Ep potencijal. Formulu kinetičke energije vidjeli smo u drugom postu. Kada govorimo o gravitacijskoj potencijalnoj energiji, govorimo o rezultatu mase pomnožene sa visinom i gravitacijom. Množenje ovih jedinica pokazuje nam potencijalnu energiju objekta.
Načelo očuvanja energije
Učitelji su uvijek iznova insistirali na tome da se energija ne stvara niti uništava, već transformira. To nas dovodi do principa očuvanja energije.
Kada mehanička energija dolazi iz izoliranog sistema (onog u kojem nema trenja) zasnovanog na konzervativnim silama (koji čuva mehaničku energiju sistema) njegova rezultanta će ostati konstantna. U drugoj situaciji, energija tijela će biti konstantna sve dok se promjena događa samo u energetskom načinu, a ne u njegovoj vrijednosti. Odnosno, ako se energija transformiše iz kinetičke u potencijalnu ili u mehaničku.
Na primjer, ako loptu bacimo okomito, ona će imati svu kinetičku i potencijalnu energiju u trenutku uspona. Međutim, kad dostigne najvišu točku, zaustavi se bez pomicanja, imat će samo gravitacijsku potencijalnu energiju. U ovom slučaju, energija se čuva, ali u potencijalnom režimu.
Ovaj odbitak se može matematički izraziti jednadžbom:
Em = Ec + Ep = konstanta
Primjeri vježbi
Da bismo vam ponudili bolje podučavanje ove vrste energije, daćemo nekoliko primjera vježbi i rješavat ćemo ih korak po korak. U ovim ćemo pitanjima uključiti različite vrste energije koje smo do sada vidjeli.
- Označite pogrešnu opciju:
- a) Kinetička energija je energija koju tijelo posjeduje, jer je u pokretu.
- b) Može se reći da je gravitaciona potencijalna energija energija koju tijelo posjeduje jer se nalazi na određenoj visini iznad zemljine površine.
- c) Ukupna mehanička energija tijela je uobičajena, čak i uz pojavu trenja.
- d) Ukupna energija svemira je konstantna i može se transformirati iz jednog oblika u drugi; međutim, ne može se stvoriti ili uništiti.
- e) Kada tijelo ima kinetičku energiju, ono je sposobno za rad.
U ovom slučaju, pogrešna opcija je posljednja. Posao ne obavlja objekt koji ima kinetičku energijuAli tijelo koje vam je dalo tu energiju. Vratimo se primjeru lopte. Bacajući ga u zrak, mi smo ti koji radimo na tome da mu damo kinetičku energiju za kretanje.
- Recimo da autobus mase m putuje planinskim putem i spušta se za visinu h. Vozač autobusa drži kočnice kako ne bi pao nizbrdo. To održava brzinu autobusa konstantnom čak i kad se autobus spušta. Uzimajući u obzir ove uvjete, naznačite da li su istiniti ili netačni:
- Varijacija kinetičke energije automobila je nula.
- Mehanička energija sistema autobus-zemlja je sačuvana, jer je brzina autobusa konstantna.
- Ukupna energija sistema sabirnice i Zemlje je sačuvana, iako se dio mehaničke energije pretvara u unutrašnju.
Odgovor na ovu vježbu je V, F, V. Odnosno, prva opcija je istinita. Ako prijeđemo na formulu za kinetičku energiju, možemo vidjeti da ako je brzina konstantna, kinetička energija ostaje konstantna. Mehanička energija nije sačuvana, jer gravitacijski potencijal i dalje varira pri spuštanju s visine. Posljednje je istinito, jer unutarnja energija vozila raste kako bi se tijelo održavalo u pokretu.
Nadam se da ćete s ovim primjerima naučiti bolje o mehaničkoj energiji i položiti fizičke ispite koji toliko koštaju mnoge ljude 😛