Mechaninė energija

Mechaninė dviratininko energija

Ankstesniuose straipsniuose mes nuodugniai išanalizavome kinetinė energija ir viskas, kas su tuo susiję. Tokiu atveju mes tęsiame mokymus ir einame mokytis mechaninė energija. Ši energijos rūšis yra tai, ką gamina kūno darbas. Jį galima perkelti tarp kitų įstaigų. Galima sakyti, kad tai yra kinetinės energijos, kurią sukuria kūnų judėjimas, suma su elastine ir (arba) gravitacine potencialo energija. Ši energija gaminama kūnams sąveikaujant su padėtimi, kurią kiekvienas turi.

Šiame įraše sužinosite viską, kas susiję su mechanine energija, nuo jos veikimo iki jos apskaičiavimo ir naudingumo. Ar norėtumėte apie tai sužinoti? Skaityk toliau 🙂

Mechaninės energijos paaiškinimas

Mechaninė energija

Kad tai būtų lengva suprasti, paimkime pavyzdį. Pagalvokime apie objektą, kuris mėtomas iš toli nuo žemės. Tas objektas turės ankstesnę kinetinę energiją, nes jis juda. Žengdama į priekį, ji įgauna greitį ir gravitacinę potencialią energiją, kai ji yra pakelta virš žemės lygio. Paimkime kaip pavyzdį kamuolio metimą.

Atsižvelgiant į tai, kad mūsų ranka dirba su kamuoliu, ji perduoda kinetinę energiją, kad jis galėtų judėti. Šiame pavyzdyje mes apsvarstysime nereikšminga trinties jėga su oru Arba tai labai apsunkintų skaičiavimus ir mokymąsi. Kai kamuolys buvo įmestas ir yra ore, jis neša kinetinę energiją, kuri skatina jį judėti, ir gravitacinę potencialo energiją, kuri pritraukia jį prie žemės, nes jis yra pakeltas.

Visada reikia nepamiršti, kad mus veikia gravitacijos jėga. Žemės gravitacija stumia mus link žemės pagreitis - 9,8 metrai per sekundę. Abi jėgos, kurios sąveikauja su kamuoliu, turi skirtingą greitį, pagreitį ir kryptį. Todėl mechaninė energija yra abiejų energijų rezultatas.

Mechaninės energijos matavimo vienetas, pagal Tarptautinę sistemą, yra džaulis.

Formulė

Mesti kamuolį

Fizikams mechaninės energijos apskaičiavimas virsta kinetinės energijos ir gravitacinio potencialo suma. Tai išreiškiama formule:

Em = Ec + Ep

Kur Em yra mechaninė energija, Ec - kinetika ir Ep - potencialas. Kinetinės energijos formulę pamatėme kitame įraše. Kalbėdami apie gravitacinę potencialią energiją, mes kalbame apie masės, aukščio ir gravitacijos, rezultatą. Padauginus šiuos vienetus, parodoma potenciali objekto energija.

Energijos išsaugojimo principas

Mechaninė motociklo energija

Mokytojai visada vėl ir vėl tvirtino, kad energija nėra nei kuriama, nei sunaikinama, o transformuojama. Tai veda mus prie energijos taupymo principo.

Kai mechaninė energija gaunama iš izoliuotos sistemos (tokios, kurioje nėra trinties), pagrįstos konservatyviomis jėgomis (kuri išsaugo mechaninę sistemos energiją) jo rezultatas išliks pastovus. Kitoje situacijoje kūno energija bus pastovi tol, kol pokyčiai įvyks tik energijos režimu, o ne jo verte. Tai yra, jei energija transformuojama iš kinetinės į potencialą arba į mechaninę.

Pavyzdžiui, jei mesime kamuolį rutuliu vertikaliai, pakilimo metu jis turės visą kinetinę ir potencialią energiją. Tačiau pasiekęs aukščiausią tašką, sustabdytas be pasislinkimo, jis turės tik gravitacinę potencialo energiją. Šiuo atveju energija yra taupoma, tačiau potencialiu režimu.

Šį išskaičiavimą galima išreikšti matematiškai pagal lygtį:

Em = Ec + Ep = pastovi

Pratimų pavyzdžiai

Pratimai ir problemos

Norėdami pasiūlyti jums geresnį tokio tipo energijos mokymą, pateiksime keletą pratimų pavyzdžių ir juos išspręsime žingsnis po žingsnio. Į šiuos klausimus mes įtrauksime įvairias energijos rūšis, kurias matėme iki šiol.

  1. Patikrinkite neteisingą parinktį:
  2. a) Kinetinė energija yra energija, kurią turi kūnas, nes ji juda.
  3. b) Galima sakyti, kad gravitacijos potencialo energija yra energija, kurią kūnas turi, nes ji yra tam tikrame aukštyje virš žemės paviršiaus.
  4. c) Bendra kūno mechaninė energija yra bendra net ir esant trinčiai.
  5. d) bendra visatos energija yra pastovi ir gali būti transformuojama iš vienos formos į kitą; tačiau jo negalima sukurti ar sunaikinti.
  6. e) Kai kūnas turi kinetinę energiją, jis gali dirbti.

Šiuo atveju neteisingas variantas yra paskutinis. Darbo neatlieka objektas, turintis kinetinę energijąBet kūnas, kuris jums suteikė tą energiją. Grįžkime prie kamuolio pavyzdžio. Išmesdami jį į orą, mes esame tie, kurie dirba, kad suteiktų kinetinę energiją judėti.

  1. Sakykime, kad masės m autobusas važiuoja kalnų keliu ir leidžiasi aukštyn h. Autobuso vairuotojas išlaiko stabdžius, kad nenutrūktų žemyn. Taip bus išlaikomas pastovus autobuso greitis, net kai autobusas leidžiasi žemyn. Atsižvelgdami į šias sąlygas, nurodykite, ar tai tiesa, ar klaidinga:
  • Automobilio kinetinės energijos kitimas yra lygus nuliui.
  • Magistralės-Žemės sistemos mechaninė energija yra išsaugota, nes magistralės greitis yra pastovus.
  • Bendra magistralės-Žemės sistemos energija yra išsaugota, nors dalis mechaninės energijos virsta vidine energija.

Atsakymas į šį pratimą yra V, F, V. Tai yra, pirmasis variantas yra teisingas. Jei pereisime prie kinetinės energijos formulės, galime pastebėti, kad jei greitis yra pastovus, kinetinė energija išlieka pastovi. Mechaninė energija nėra išsaugota, nes gravitacinis potencialas ir toliau skiriasi, kai leidžiasi iš aukščio. Paskutinė tiesa, nes transporto priemonės vidinė energija auga, kad kūnas judėtų.

Tikiuosi, kad naudodamiesi šiais pavyzdžiais galite geriau sužinoti apie mechaninę energiją ir išlaikyti fizinius egzaminus, kurie daugeliui kainuoja tiek daug 😛


Straipsnio turinys atitinka mūsų principus redakcijos etika. Norėdami pranešti apie klaidą, spustelėkite čia.

Būkite pirmas, kuris pakomentuos

Palikite komentarą

Jūsų elektroninio pašto adresas nebus skelbiamas.

*

*

  1. Atsakingas už duomenis: Miguel Ángel Gatón
  2. Duomenų paskirtis: kontroliuoti šlamštą, komentarų valdymą.
  3. Įteisinimas: jūsų sutikimas
  4. Duomenų perdavimas: Duomenys nebus perduoti trečiosioms šalims, išskyrus teisinius įsipareigojimus.
  5. Duomenų saugojimas: „Occentus Networks“ (ES) talpinama duomenų bazė
  6. Teisės: bet kuriuo metu galite apriboti, atkurti ir ištrinti savo informaciją.