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
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
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
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
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.
- Zkontrolujte špatnou možnost:
- a) Kinetická energie je energie, kterou tělo vlastní, protože je v pohybu.
- b) Dá se říci, že gravitační potenciální energie je energie, kterou tělo vlastní, protože je umístěno v určité výšce nad zemským povrchem.
- c) Celková mechanická energie tělesa je běžná, dokonce i při vzniku tření.
- d) Celková energie vesmíru je konstantní a lze ji transformovat z jedné formy do druhé; nelze jej však vytvořit ani zničit.
- 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.
- 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 😛