Mehanička energija

Mehanička energija biciklista

U prethodnim člancima temeljito smo analizirali kinetička energija i sve u vezi s tim. U ovom slučaju nastavljamo s 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 s elastičnom i / ili gravitacijskom potencijalnom energijom. Ova se energija proizvodi interakcijom tijela u odnosu na položaj koji ima svako od njih.

U ovom ćete postu naučiti sve vezano uz mehaničku energiju, od načina na koji ona funkcionira do načina izračuna i korisnosti. Želite li saznati više o tome? Nastavite čitati 🙂

Objašnjenje mehaničke energije

Mehanička energija

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, stječe brzinu i gravitacijsku potencijalnu energiju kada je povišen iznad razine tla. Uzmimo za primjer bacanje kugle.

Uzimajući u obzir da naša ruka vrši rad na lopti, ona joj prenosi kinetičku energiju kako bi se mogla kretati. U ovom ćemo primjeru 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 u pokretu i gravitacijsku potencijalnu energiju koja je vuče na tlo jer je povišena.

Uvijek moramo imati na umu da smo podvrgnuti sili gravitacije. Zemljina gravitacija gura nas prema zemlji s 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 sustavu, je džul.

Formula

Bacanje lopte

Za fizičare izračunavanje mehaničke energije prevodi se 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 s visinom i gravitacijom. Množenje tih jedinica pokazuje nam potencijalnu energiju predmeta.

Načelo očuvanja energije

Mehanička energija motocikla

Učitelji su uvijek iznova inzistirali na tome da se energija niti stvara niti uništava, već transformira. To nas dovodi do načela očuvanja energije.

Kada mehanička energija dolazi iz izoliranog sustava (onog u kojem nema trenja) temeljenog na konzervativnim silama (koji čuva mehaničku energiju sustava) njegova rezultanta ostat će konstantna. U drugoj situaciji, energija tijela bit će konstantna sve dok se promjena događa samo u načinu energije, a ne u njegovoj vrijednosti. Odnosno, ako se energija transformira iz kinetičke u potencijalnu ili u mehaničku.

Na primjer, ako loptu bacimo okomito, imat će svu kinetičku i potencijalnu energiju u trenutku uspona. Međutim, kad dosegne najvišu točku, zaustavljen bez pomicanja, imat će samo gravitacijsku potencijalnu energiju. U ovom se slučaju energija čuva, ali u potencijalnom načinu rada.

Taj se odbitak može matematički izraziti jednadžbom:

Em = Ec + Ep = konstanta

Primjeri vježbi

Vježbe i problemi

Da bismo vam ponudili bolje podučavanje ove vrste energije, dat ćemo nekoliko primjera vježbi i rješavat ćemo ih korak po korak. U ovim ćemo pitanjima uključiti različite vrste energije koje smo do sada vidjeli.

  1. Označite pogrešnu opciju:
  2. a) Kinetička energija je energija koju tijelo posjeduje, jer je u pokretu.
  3. b) Može se reći da je gravitacijska potencijalna energija energija koju tijelo posjeduje jer se nalazi na određenoj visini iznad zemljine površine.
  4. c) Ukupna mehanička energija tijela uobičajena je, čak i uz pojavu trenja.
  5. d) Ukupna energija svemira je konstantna i može se transformirati iz jednog oblika u drugi; međutim, ne može se stvoriti ili uništiti.
  6. e) Kada tijelo ima kinetičku energiju, ono je sposobno za rad.

U ovom je slučaju pogrešna opcija 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.

  1. Recimo da autobus mase m putuje planinskom cestom 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, navedite jesu li istiniti ili netačni:
  • Varijacija kinetičke energije automobila je nula.
  • Mehanička energija sustava sabirnica-zemlja je očuvana, jer je brzina sabirnice konstantna.
  • Ukupna energija sustava bus-Zemlja je sačuvana, iako se dio mehaničke energije transformira u unutarnju energiju.

Odgovor na ovu vježbu je V, F, V. Odnosno, prva je opcija 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 točno, budući da unutarnja energija vozila raste kako bi se tijelo održalo u pokretu.

Nadam se da ćete s ovim primjerima moći bolje naučiti o mehaničkoj energiji i položiti fizičke ispite koji toliko koštaju mnoge ljude 😛


Ostavite svoj komentar

Vaša email adresa neće biti objavljen. Obavezna polja su označena s *

*

*

  1. Za podatke odgovoran: Miguel Ángel Gatón
  2. Svrha podataka: Kontrola neželjene pošte, upravljanje komentarima.
  3. Legitimacija: Vaš pristanak
  4. Komunikacija podataka: Podaci se neće dostavljati trećim stranama, osim po zakonskoj obvezi.
  5. Pohrana podataka: Baza podataka koju hostira Occentus Networks (EU)
  6. Prava: U bilo kojem trenutku možete ograničiti, oporaviti i izbrisati svoje podatke.