Korábbi cikkekben alaposan elemeztük kinetikus energia és minden, ami ezzel kapcsolatos. Ebben az esetben folytatjuk a képzést, és tovább tanulunk mechanikus energia. Ezt a fajta energiát termeli a test munkája. Átvihető más testek között. Azt lehet mondani, hogy a testek mozgása által létrehozott mozgási energia összege, a rugalmas és / vagy gravitációs potenciális energiával. Ezt az energiát a testek kölcsönhatásával állítják elő az egyes pozíciókhoz viszonyítva.
Ebben a bejegyzésben mindent megtudhat, ami a mechanikai energiához kapcsolódik, a működésétől kezdve a kiszámításáig és a segédprogramokig. Szeretne többet megtudni róla? Olvassa tovább 🙂
A mechanikai energia magyarázata
Vegyünk egy példát a könnyebb megértés érdekében. Gondoljunk egy olyan tárgyra, amelyet a földtől távolról dobnak el. Ez a tárgy egy korábbi mozgási energiát hordoz, mert mozog. Ahogy halad előre, sebességet és gravitációs potenciális energiát nyer, ha a talajszint fölé emeli. Vegyük példának a labdadobást.
Figyelembe véve, hogy karunk munkát végez a golyón, a mozgási energiát átviszi rá, hogy mozogni tudjon. Ebben a példában megvizsgáljuk elhanyagolható súrlódási erő levegővel Vagy különben nagyon megnehezítené a számításokat és a koncepció elsajátítását. Amikor a labdát eldobták és a levegőben van, akkor hordozza a mozgásra késztető mozgási energiát és a gravitációs potenciális energiát, amely a földre vonja, mert megemelkedik.
Mindig szem előtt kell tartanunk, hogy a gravitációs erőnek vagyunk kitéve. A föld gravitációja a föld felé tol minket másodpercenként 9,8 méteres gyorsulás négyzetben. Mindkét erőnek, amely kölcsönhatásba lép a labdával, sebessége, gyorsulása és iránya eltérő. Ezért a mechanikus energia mindkét energia eredője.
A mechanikai energia mértékegysége a nemzetközi rendszer szerint a joule.
Képlet
A fizikusok számára a mechanikai energia kiszámítása a kinetikus energia és a gravitációs potenciál összegévé válik. Ezt a képlet fejezi ki:
Em = Ec + Ep
Ahol Em a mechanikai energia, Ec a kinetikus és Ep a potenciál. A kinetikus energia képletét egy másik bejegyzésben láthattuk. Amikor gravitációs potenciális energiáról beszélünk, akkor a tömeg és a gravitáció szorzatának eredményéről beszélünk. Ezeknek az egységeknek a szorzata megmutatja nekünk egy objektum potenciális energiáját.
Az energia megőrzésének elve
A tanárok mindig újra és újra ragaszkodtak ahhoz, hogy az energiát se nem hozzák létre, se nem, hanem átalakítják. Ezzel eljutottunk az energia megőrzésének elvéhez.
Amikor a mechanikus energia egy izolált rendszerből származik (olyan, amelyben nincs súrlódás), amely konzervatív erőkön alapul (amely megőrzi a rendszer mechanikai energiáját) eredője állandó marad. Egy másik helyzetben a test energiája állandó lesz, amíg a változás csak az energia módban következik be, és nem az értékében. Vagyis, ha az energia kinetikából potenciálissá vagy mechanikussá alakul át.
Például, ha függőlegesen dobjuk a labdát, akkor az emelkedési pillanatban az összes mozgási és potenciális energiája meg lesz. Amikor azonban a legmagasabb pontot eléri, elmozdulás nélkül megállítják, csak a gravitációs potenciál energiája lesz. Ebben az esetben az energia konzerválódik, de potenciális módban.
Ez a levonás matematikailag kifejezhető az alábbi egyenlettel:
Em = Ec + Ep = állandó
Példák gyakorlatokra
Az ilyen típusú energia jobb oktatása érdekében néhány gyakorlati példát mutatunk be, amelyeket lépésről lépésre megoldunk. Ezekben a kérdésekben az eddig látott különböző típusú energiákat fogjuk bevonni.
- Ellenőrizze a rossz lehetőséget:
- a) A kinetikus energia az az energia, amellyel a test rendelkezik, mert mozgásban van.
- b) Azt lehet mondani, hogy a gravitációs potenciális energia az az energia, amellyel a test rendelkezik, mert egy bizonyos magasságban helyezkedik el a föld felszíne felett.
- c) A test teljes mechanikai energiája súrlódás megjelenése esetén is közös.
- d) A világegyetem teljes energiája állandó és átalakulhat egyik formáról a másikra; azonban nem hozható létre vagy semmisíthető meg.
- e) Ha egy testnek van mozgási energiája, akkor képes munkát végezni.
Ebben az esetben a rossz lehetőség az utolsó. A munkát nem az a tárgy végzi, amelynek kinetikus energiája vanDe a test, amely megadta neked ezt az energiát. Térjünk vissza a labda példához. A levegőbe dobásával mi vagyunk azok, akik azt a munkát végzik, hogy kinetikus energiát adjanak a mozgáshoz.
- Mondjuk, hogy egy m tömegű busz egy hegyi úton halad és h magasságban ereszkedik le. A buszvezető folyamatosan fékezi a lejtőn történő összeomlást. Ez akkor is állandóan tartja a busz sebességét, ha a busz ereszkedik. Ezeket a feltételeket figyelembe véve jelezze, hogy igaz-e vagy hamis:
- Az autó mozgási energiájának változása nulla.
- A busz-föld rendszer mechanikai energiája konzervált, mivel a busz sebessége állandó.
- A busz-Föld rendszer teljes energiája konzerválódik, bár a mechanikai energia egy része belső energiává alakul.
A válasz erre a gyakorlatra V, F, V. Vagyis az első lehetőség igaz. Ha a kinetikus energia képletéhez megyünk, láthatjuk, hogy ha a sebesség állandó, akkor a mozgási energia állandó marad. A mechanikus energia nem konzerválódik, mivel a gravitációs potenciál továbbra is változó, ha a magasból leereszkedik. Az utolsó igaz, mivel a jármű belső energiája megnő, hogy a test mozogjon.
Remélem, hogy ezekkel a példákkal jobban megismerheti a mechanikai energiát, és sikeres fizikai vizsgákat tesz le, amelyek sok embernek ennyibe kerülnek 😛