In früheren Artikeln haben wir gründlich analysiert kinetische Energie und alles was damit zusammenhängt. In diesem Fall setzen wir die Ausbildung fort und studieren weiter mechanische Energie. Diese Art von Energie wird durch die Arbeit eines Körpers erzeugt. Es kann zwischen anderen Körpern übertragen werden. Man könnte sagen, dass es die Summe der kinetischen Energie ist, die durch die Bewegung von Körpern erzeugt wird, mit der elastischen und / oder Gravitationspotentialenergie. Diese Energie wird durch das Zusammenspiel von Körpern in Bezug auf die Position erzeugt, die jeder einzelne hat.
In diesem Beitrag erfahren Sie alles, was mit mechanischer Energie zu tun hat, von der Funktionsweise bis zur Berechnung und den Nutzen. Möchten Sie mehr darüber erfahren? Lesen Sie weiter 🙂
Erklärung der mechanischen Energie
Nehmen wir zum besseren Verständnis ein Beispiel. Stellen wir uns ein Objekt vor, das aus der Ferne vom Boden geworfen wird. Dieses Objekt trägt eine vorherige kinetische Energie, weil es sich bewegt. Während es voranschreitet, erhält es eine Geschwindigkeit und eine potentielle Gravitationsenergie, wenn es über dem Boden angehoben wird. Nehmen wir als Beispiel das Werfen eines Balls.
Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass unser Arm Arbeit auf den Ball ausübt, überträgt er die kinetische Energie auf ihn, damit er sich bewegen kann. In diesem Beispiel werden wir betrachten vernachlässigbare Reibungskraft mit Luft Andernfalls würde es Berechnungen und das Erlernen des Konzepts sehr schwierig machen. Wenn der Ball geworfen wurde und sich in der Luft befindet, trägt er die kinetische Energie, die ihn zur Bewegung antreibt, und die potentielle Gravitationsenergie, die ihn zu Boden zieht, weil er erhöht ist.
Wir müssen immer bedenken, dass wir der Schwerkraft ausgesetzt sind. Die Schwerkraft der Erde drückt uns mit auf den Boden eine Beschleunigung von 9,8 Metern pro Sekunde im Quadrat. Beide Kräfte, die mit dem Ball interagieren, haben unterschiedliche Geschwindigkeit, Beschleunigung und Richtung. Daher ist mechanische Energie das Ergebnis beider Energien.
Die Maßeinheit für die mechanische Energie nach dem Internationalen System ist das Joule.
Formula
Für Physiker bedeutet die Berechnung der mechanischen Energie die Summe aus kinetischer Energie und Gravitationspotential. Dies wird durch die Formel ausgedrückt:
Em = Ec + Ep
Wo Em die mechanische Energie ist, Ec die Kinetik und Ep das Potential. Wir haben die kinetische Energieformel in einem anderen Beitrag gesehen. Wenn wir über die potentielle Energie der Gravitation sprechen, sprechen wir über das Ergebnis von Masse mal Höhe und Schwerkraft. Die Multiplikation dieser Einheiten zeigt uns die potentielle Energie eines Objekts.
Prinzip der Energieeinsparung
Die Lehrer haben immer wieder darauf bestanden, dass Energie weder erzeugt noch zerstört, sondern transformiert wird. Dies bringt uns zum Prinzip der Energieeinsparung.
Wenn mechanische Energie von einem isolierten System kommt (eines, in dem es keine Reibung gibt), basierend auf konservativen Kräften (das die mechanische Energie des Systems konserviert) das Ergebnis bleibt konstant. In einer anderen Situation bleibt die Energie des Körpers konstant, solange die Änderung nur im Energiemodus und nicht in ihrem Wert erfolgt. Das heißt, wenn Energie von kinetisch zu potentiell oder zu mechanisch umgewandelt wird.
Wenn wir zum Beispiel den Ball vertikal werfen, hat er im Moment des Aufstiegs die gesamte kinetische und potentielle Energie. Wenn es jedoch seinen höchsten Punkt erreicht und ohne Verschiebung gestoppt wird, hat es nur die potentielle Gravitationsenergie. In diesem Fall wird Energie gespart, jedoch im potenziellen Modus.
Dieser Abzug kann mathematisch mit der folgenden Gleichung ausgedrückt werden:
Em = Ec + Ep = konstant
Beispiele für Übungen
Um Ihnen eine bessere Vermittlung dieser Art von Energie zu bieten, werden wir einige Beispiele für Übungen vorstellen und diese Schritt für Schritt lösen. In diese Fragen werden wir die verschiedenen Arten von Energie einbeziehen, die wir bisher gesehen haben.
- Aktivieren Sie die falsche Option:
- a) Kinetische Energie ist die Energie, die ein Körper besitzt, weil er in Bewegung ist.
- b) Man kann sagen, dass die potentielle Gravitationsenergie die Energie ist, die ein Körper besitzt, weil er sich in einer bestimmten Höhe über der Erdoberfläche befindet.
- c) Die gesamte mechanische Energie eines Körpers ist selbst bei Auftreten von Reibung üblich.
- d) Die Gesamtenergie des Universums ist konstant und kann von einer Form in eine andere umgewandelt werden. Es kann jedoch nicht erstellt oder zerstört werden.
- e) Wenn ein Körper kinetische Energie hat, ist er arbeitsfähig.
In diesem Fall ist die falsche Option die letzte. Die Arbeit wird nicht von dem Objekt erledigt, das die kinetische Energie hatAber der Körper, der dir diese Energie gegeben hat. Kehren wir zum Ballbeispiel zurück. Indem wir es in die Luft werfen, sind wir diejenigen, die die Arbeit tun, um ihm die kinetische Energie zu geben, sich zu bewegen.
- Nehmen wir an, ein Bus mit der Masse m fährt entlang einer Bergstraße und steigt um eine Höhe h ab. Der Busfahrer hält die Bremsen an, um ein Bergabfahren zu vermeiden. Dies hält die Geschwindigkeit des Busses konstant, auch wenn der Bus abfährt. Geben Sie unter Berücksichtigung dieser Bedingungen an, ob es wahr oder falsch ist:
- Die Variation der kinetischen Energie des Autos ist Null.
- Die mechanische Energie des Bus-Erde-Systems bleibt erhalten, da die Geschwindigkeit des Busses konstant ist.
- Die Gesamtenergie des Bus-Erde-Systems bleibt erhalten, obwohl ein Teil der mechanischen Energie in innere Energie umgewandelt wird.
Die Antwort auf diese Übung lautet V, F, V. Das heißt, die erste Option ist wahr. Wenn wir zur Formel für kinetische Energie gehen, können wir sehen, dass bei konstanter Geschwindigkeit die kinetische Energie konstant bleibt. Mechanische Energie bleibt nicht erhalten, da das Gravitationspotential beim Abstieg aus der Höhe weiter variiert. Letzteres ist wahr, da die innere Energie des Fahrzeugs wächst, um die Karosserie in Bewegung zu halten.
Ich hoffe, dass Sie mit diesen Beispielen mehr über mechanische Energie lernen und die körperlichen Prüfungen bestehen können, die für viele Menschen so viel kosten 😛