Iepriekšējos rakstos mēs rūpīgi analizējām kinētiskā enerģija un viss, kas ar to saistīts. Šajā gadījumā mēs turpinām mācības un turpinām mācīties mehāniskā enerģija. Šis enerģijas veids ir tas, ko ražo ķermeņa darbs. To var nodot starp citām struktūrām. Varētu teikt, ka tā ir ķermeņa kustības radītās kinētiskās enerģijas summa ar elastīgo un / vai gravitācijas potenciālo enerģiju. Šī enerģija tiek ražota, ķermeņiem mijiedarbojoties attiecībā pret stāvokli, kāds katram ir.
Šajā amatā jūs uzzināsiet visu, kas saistīts ar mehānisko enerģiju, sākot no tā, kā tas darbojas, līdz tā un tā lietderības aprēķināšanai. Vai vēlaties uzzināt par to? Turpini lasīt 🙂
Mehāniskās enerģijas skaidrojums
Lai to būtu viegli saprast, ņemsim piemēru. Padomāsim par objektu, kas tiek izmests no attāluma no zemes. Šis objekts nes iepriekšējo kinētisko enerģiju, jo tas pārvietojas. Tā kā tas virzās uz priekšu, tas iegūst ātrumu un gravitācijas potenciālo enerģiju, kad tas ir pacelts virs zemes līmeņa. Par piemēru ņemsim bumbas mešanu.
Ņemot vērā, ka mūsu roka strādā ar bumbu, tā pārnes kinētisko enerģiju uz to, lai tā varētu pārvietoties. Šajā piemērā mēs apsvērsim nenozīmīgs berzes spēks ar gaisu Vai arī tas ļoti apgrūtinātu aprēķinus un jēdziena apgūšanu. Kad bumba ir izmesta un atrodas gaisā, tā nes kinētisko enerģiju, kas mudina to kustēties, un gravitācijas potenciālo enerģiju, kas to velk uz zemes, jo tā ir paaugstināta.
Mums vienmēr jāpatur prātā, ka mūs ietekmē gravitācijas spēks. Zemes gravitācija mūs grūž zemes virzienā paātrinājums 9,8 metri sekundē kvadrātā. Abiem spēkiem, kas mijiedarbojas ar bumbu, ir atšķirīgs ātrums, paātrinājums un virziens. Tāpēc mehāniskā enerģija ir abu enerģiju rezultāts.
Mehāniskās enerģijas mērvienība saskaņā ar Starptautisko sistēmu ir džouls.
Formula
Fiziķiem mehāniskās enerģijas aprēķināšana izpaužas kā kinētiskās enerģijas un gravitācijas potenciāla summa. To izsaka formula:
Em = Ec + Ep
Kur Em ir mehāniskā enerģija, Ec kinētiskā un Ep potenciāls. Kinētiskās enerģijas formulu mēs redzējām citā ierakstā. Kad mēs runājam par gravitācijas potenciālo enerģiju, mēs runājam par masas reizinājuma ar augstumu un gravitāciju rezultātu. Šo vienību reizināšana mums parāda objekta potenciālu enerģiju.
Enerģijas saglabāšanas princips
Skolotāji vienmēr atkal un atkal ir uzstājuši, ka enerģija netiek radīta vai iznīcināta, bet gan pārveidota. Tas mūs noved pie enerģijas saglabāšanas principa.
Kad mehāniskā enerģija nāk no izolētas sistēmas (tādas, kurā nav berzes), kuras pamatā ir konservatīvi spēki (kas saglabā sistēmas mehānisko enerģiju) tā rezultāts paliks nemainīgs. Citā situācijā ķermeņa enerģija būs nemainīga, kamēr izmaiņas notiks tikai enerģijas režīmā, nevis tā vērtībā. Tas ir, ja enerģija tiek pārveidota no kinētiskās uz potenciālu vai par mehānisku.
Piemēram, ja mēs bumbu izmetam vertikāli, tad pacelšanās brīdī tai būs visa kinētiskā un potenciālā enerģija. Tomēr, sasniedzot augstāko punktu, apstājoties bez pārvietošanās, tam būs tikai gravitācijas potenciālā enerģija. Šajā gadījumā enerģija tiek saglabāta, bet potenciālajā režīmā.
Šo atskaitījumu var izteikt matemātiski ar vienādojumu:
Em = Ec + Ep = nemainīgs
Vingrinājumu piemēri
Lai piedāvātu jums labāku šāda veida enerģijas mācīšanu, mēs ievietosim dažus vingrinājumu piemērus, un mēs tos atrisināsim soli pa solim. Šajos jautājumos mēs iesaistīsim dažādus enerģijas veidus, kurus mēs esam redzējuši līdz šim.
- Pārbaudiet nepareizo opciju:
- a) Kinētiskā enerģija ir enerģija, kas piemīt ķermenim, jo tā atrodas kustībā.
- b) Var teikt, ka gravitācijas potenciālā enerģija ir enerģija, kas piemīt ķermenim, jo tā atrodas noteiktā augstumā virs zemes virsmas.
- c) Kopējā ķermeņa mehāniskā enerģija ir kopīga pat ar berzes parādīšanos.
- d) Visuma kopējā enerģija ir nemainīga, un to var pārveidot no vienas formas uz otru; tomēr to nevar izveidot vai iznīcināt.
- e) Kad ķermenim piemīt kinētiskā enerģija, tas spēj veikt darbu.
Šajā gadījumā nepareizais variants ir pēdējais. Darbu neveic objekts, kuram ir kinētiskā enerģijaBet ķermenis, kas jums devis šo enerģiju. Atgriezīsimies pie bumbas piemēra. Izmetot to gaisā, mēs esam tie, kas veic darbu, lai dotu kustības kinētisko enerģiju.
- Teiksim, ka autobuss ar masu m brauc pa kalnu ceļu un nokāpj pa augstumu h. Autobusa vadītājs tur ieslēgtas bremzes, lai izvairītos no krišanas lejup. Tas uztur autobusa ātrumu nemainīgu pat tad, ja autobuss dilst. Ņemot vērā šos nosacījumus, norādiet, vai tā ir patiesa vai nepatiesa:
- Automašīnas kinētiskās enerģijas variācija ir nulle.
- Autobusa-Zemes sistēmas mehāniskā enerģija tiek saglabāta, jo autobusa ātrums ir nemainīgs.
- Autobusa-Zemes sistēmas kopējā enerģija tiek saglabāta, lai gan daļa mehāniskās enerģijas tiek pārveidota par iekšējo enerģiju.
Atbilde uz šo vingrinājumu ir V, F, V. Tas ir, pirmā iespēja ir patiesa. Ja mēs ejam pie kinētiskās enerģijas formulas, mēs varam redzēt, ka, ja ātrums ir nemainīgs, kinētiskā enerģija paliek nemainīga. Mehāniskā enerģija netiek saglabāta, jo, nolaižoties no augstuma, gravitācijas potenciāls turpina mainīties. Pēdējais ir taisnība, jo transportlīdzekļa iekšējā enerģija pieaug, lai ķermenis kustētos.
Es ceru, ka ar šiem piemēriem jūs varat labāk uzzināt par mehānisko enerģiju un nokārtot fiziskos eksāmenus, kas daudziem cilvēkiem maksā tik daudz 😛