Mechanická energie

Mechanická energie cyklisty

V předchozích článcích jsme důkladně analyzovali Kinetická energie a vše, co s tím souvisí. V tomto případě pokračujeme v tréninku a pokračujeme ve studiu mechanická energie. Tento typ energie je to, co je produkováno prací těla. Lze jej přenášet mezi jinými orgány. Dalo by se říci, že se jedná o součet kinetické energie produkované pohybem těles s elastickou a / nebo gravitační potenciální energií. Tato energie se vyrábí interakcí těl ve vztahu k poloze, kterou každý z nich má.

V tomto příspěvku se dozvíte vše, co souvisí s mechanickou energií, od toho, jak funguje, až po její výpočet a její nástroje. Chcete se o tom dozvědět? Pokračujte ve čtení 🙂

Vysvětlení mechanické energie

Mechanická energie

Abychom to snadno pochopili, vezměme si příklad. Pojďme si představit předmět, který je hozen z dálky od země. Tento objekt bude nést předchozí kinetickou energii, protože se pohybuje. Jak postupuje, získává rychlost a gravitační potenciální energii, když je zvýšena nad úroveň země. Vezměme si jako příklad házení míčem.

Vezmeme-li v úvahu, že naše paže vyvíjí práci na míč, přenáší na něj kinetickou energii, aby se mohla pohybovat. V tomto příkladu uvažujeme zanedbatelná třecí síla se vzduchem Jinak by to velmi ztížilo výpočty a osvojení konceptu. Když byl míč vyhozen a je ve vzduchu, nese kinetickou energii, která jej pohání k pohybu, a gravitační potenciální energii, která ji přitahuje k zemi, protože je vyvýšená.

Vždy je třeba mít na paměti, že jsme vystaveni gravitační síle. Gravitace Země nás tlačí k zemi pomocí zrychlení 9,8 metrů za sekundu na druhou. Obě síly, které interagují s míčem, mají odlišnou rychlost, zrychlení a směr. Proto je mechanická energie výsledkem obou energií.

Jednotkou měření mechanické energie je podle mezinárodního systému joule.

Vzorec

Házení míče

Pro fyziky se výpočet mechanické energie promítá do součtu kinetické energie a gravitačního potenciálu. To je vyjádřeno vzorcem:

Em = Ec + Ep

Kde Em je mechanická energie, Ec kinetická a Ep potenciál. Vzorec kinetické energie jsme viděli v jiném příspěvku. Když mluvíme o gravitační potenciální energii, mluvíme o výsledku hmotnosti krát výšky a gravitace. Násobení těchto jednotek nám ukazuje potenciální energii objektu.

Princip úspory energie

Mechanická energie motocyklu

Učitelé vždy trvali na tom, aby energie nebyla vytvářena ani ničena, ale transformována. Tím se dostáváme k principu zachování energie.

Když mechanická energie pochází z izolovaného systému (systému, ve kterém není žádné tření) založeného na konzervativních silách (což šetří mechanickou energii systému) jeho výslednice zůstane konstantní. V jiné situaci bude energie těla konstantní, pokud ke změně dojde pouze v energetickém režimu a ne v jeho hodnotě. To znamená, že pokud je energie přeměněna z kinetické na potenciální nebo na mechanickou.

Pokud například hodíme míč svisle, bude mít v okamžiku výstupu veškerou kinetickou a potenciální energii. Když však dosáhne svého nejvyššího bodu a zastaví se bez přemístění, bude mít pouze gravitační potenciální energii. V tomto případě je energie zachována, ale v potenciálním režimu.

Tento odpočet lze vyjádřit matematicky pomocí rovnice:

Em = Ec + Ep = konstantní

Příklady cvičení

Cvičení a problémy

Abychom vám nabídli lepší výuku tohoto typu energie, uvedeme několik příkladů cvičení a postupně je vyřešíme. Do těchto otázek zapojíme různé druhy energie, které jsme dosud viděli.

  1. Zkontrolujte špatnou možnost:
  2. a) Kinetická energie je energie, kterou tělo vlastní, protože je v pohybu.
  3. b) Dá se říci, že gravitační potenciální energie je energie, kterou tělo vlastní, protože je umístěno v určité výšce nad zemským povrchem.
  4. c) Celková mechanická energie tělesa je běžná, dokonce i při vzniku tření.
  5. d) Celková energie vesmíru je konstantní a lze ji transformovat z jedné formy do druhé; nelze jej však vytvořit ani zničit.
  6. e) Když má tělo kinetickou energii, je schopné vykonávat práci.

V takovém případě je špatná volba poslední. Práce není provedena objektem, který má kinetickou energiiAle tělo, které vám dalo tu energii. Vraťme se k příkladu míče. Tím, že ho hodíme do vzduchu, jsme ti, kdo dělají práci, aby jí dali kinetickou energii k pohybu.

  1. Řekněme, že autobus s hmotností m jede po horské silnici a klesá o výšku h. Řidič autobusu zabrzdí, aby nenarazil z kopce. Tím se udržuje konstantní rychlost sběrnice, i když sběrnice klesá. Vzhledem k těmto podmínkám uveďte, zda je to pravda nebo nepravda:
  • Variace kinetické energie automobilu je nulová.
  • Mechanická energie systému sběrnice-Země je zachována, protože rychlost sběrnice je konstantní.
  • Celková energie systému sběrnice-Země je zachována, ačkoli část mechanické energie je transformována na vnitřní energii.

Odpověď na toto cvičení je V, F, V. To znamená, že první možnost je pravdivá. Pokud půjdeme k vzorci pro kinetickou energii, vidíme, že pokud je rychlost konstantní, kinetická energie zůstává konstantní. Mechanická energie není zachována, protože gravitační potenciál se při sestupu z výšek stále mění. Poslední z nich je pravda, protože vnitřní energie vozidla roste, aby udržovala tělo v pohybu.

Doufám, že se na těchto příkladech můžete lépe naučit mechanickou energii a složit fyzické zkoušky, které tolik lidí stojí 😛


Zanechte svůj komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Povinné položky jsou označeny *

*

*

  1. Odpovědný za údaje: Miguel Ángel Gatón
  2. Účel údajů: Ovládací SPAM, správa komentářů.
  3. Legitimace: Váš souhlas
  4. Sdělování údajů: Údaje nebudou sděleny třetím osobám, s výjimkou zákonných povinností.
  5. Úložiště dat: Databáze hostovaná společností Occentus Networks (EU)
  6. Práva: Vaše údaje můžete kdykoli omezit, obnovit a odstranit.