In eerdere artikelen hebben we grondig geanalyseerd kinetische energie en alles wat ermee te maken heeft. In dit geval gaan we verder met de training en gaan we studeren mechanische energie. Dit type energie wordt geproduceerd door het werk van een lichaam. Het kan worden overgedragen tussen andere lichamen. Je zou kunnen zeggen dat het de som is van de kinetische energie die wordt geproduceerd door de beweging van lichamen, met de elastische en / of gravitatie potentiële energie. Deze energie wordt geproduceerd door de interactie van lichamen in relatie tot de positie die iedereen heeft.
In dit bericht leer je alles wat met mechanische energie te maken heeft, van hoe het werkt tot hoe je het moet berekenen en zijn nut. Wil je er meer over weten? Blijf lezen 🙂
Verklaring van mechanische energie
Laten we een voorbeeld nemen om het begrijpelijk te maken. Laten we eens denken aan een object dat van een afstand van de grond wordt gegooid. Dat object zal een eerdere kinetische energie dragen omdat het beweegt. Naarmate het vordert, verkrijgt het een snelheid en een potentiële zwaartekrachtenergie wanneer het boven het grondniveau wordt verheven. Laten we het gooien van een bal als voorbeeld nemen.
Rekening houdend met het feit dat onze arm werk aan de bal uitoefent, draagt deze de kinetische energie eraan over zodat deze kan bewegen. In dit voorbeeld gaan we kijken verwaarloosbare wrijvingskracht met lucht Of anders zou het berekeningen maken en het concept erg moeilijk leren. Wanneer de bal is gegooid en in de lucht is, draagt hij de kinetische energie die hem aandrijft om te bewegen en de potentiële zwaartekrachtenergie die hem naar de grond trekt omdat hij verhoogd is.
We moeten altijd in gedachten houden dat we onderhevig zijn aan de zwaartekracht. De zwaartekracht van de aarde duwt ons mee naar de grond een versnelling van 9,8 meter per seconde in het kwadraat. Beide krachten die in wisselwerking staan met de bal hebben een verschillende snelheid, versnelling en richting. Daarom is mechanische energie het resultaat van beide energieën.
De meeteenheid van mechanische energie, volgens het internationale systeem, is de joule.
Formule
Voor natuurkundigen vertaalt het berekenen van mechanische energie zich in de som van kinetische energie en gravitatiepotentieel. Dit wordt uitgedrukt door de formule:
Em = Eg + Ep
Waar Em de mechanische energie is, Ec de kinetiek en Ep het potentieel. We zagen de kinetische energieformule in een andere post. Als we het hebben over potentiële zwaartekrachtenergie, hebben we het over het resultaat van massa maal hoogte en zwaartekracht. De vermenigvuldiging van deze eenheden toont ons de potentiële energie van een object.
Principe van energiebesparing
Leraren hebben altijd herhaaldelijk volgehouden dat energie niet wordt gecreëerd of vernietigd, maar getransformeerd. Dit brengt ons bij het principe van energiebesparing.
Wanneer mechanische energie afkomstig is van een geïsoleerd systeem (een systeem waarin geen wrijving is) op basis van conservatieve krachten (waardoor de mechanische energie van het systeem behouden blijft) het resultaat zal constant blijven. In een andere situatie zal de energie van het lichaam constant zijn zolang de verandering alleen plaatsvindt in de energiemodus en niet in de waarde ervan. Dat wil zeggen, als energie wordt omgezet van kinetisch naar potentieel of naar mechanisch.
Als we de bal bijvoorbeeld verticaal gooien, heeft deze alle kinetische en potentiële energie op het moment van opstijging. Wanneer het echter zijn hoogste punt bereikt en wordt gestopt zonder verplaatsing, zal het alleen de potentiële zwaartekrachtenergie hebben. In dit geval wordt energie bespaard, maar in potentiële modus.
Deze aftrek kan wiskundig worden uitgedrukt met de vergelijking:
Em = Ec + Ep = constant
Voorbeelden van oefeningen
Om je dit soort energie beter aan te bieden, gaan we een paar voorbeelden van oefeningen geven en deze gaan we stap voor stap oplossen. Bij deze vragen zullen we de verschillende soorten energie betrekken die we tot nu toe hebben gezien.
- Controleer de verkeerde optie:
- a) Kinetische energie is de energie die een lichaam bezit, omdat het in beweging is.
- b) Men kan zeggen dat potentiële zwaartekrachtenergie de energie is die een lichaam bezit omdat het zich op een bepaalde hoogte boven het aardoppervlak bevindt.
- c) De totale mechanische energie van een lichaam is normaal, zelfs als er wrijving optreedt.
- d) De totale energie van het universum is constant en kan van de ene vorm naar de andere worden getransformeerd; het kan echter niet worden gemaakt of vernietigd.
- e) Als een lichaam kinetische energie heeft, is het in staat om te werken.
In dit geval is de verkeerde optie de laatste. Het werk wordt niet gedaan door het object dat de kinetische energie heeftMaar het lichaam dat jou die energie heeft gegeven. Laten we teruggaan naar het balvoorbeeld. Door het in de lucht te gooien, zijn wij degenen die het werk doen om het de kinetische energie te geven om te bewegen.
- Laten we zeggen dat een bus met massa m langs een bergweg rijdt en daalt met een hoogte h. De buschauffeur houdt de rem vast om te voorkomen dat hij naar beneden valt. Hierdoor blijft de snelheid van de bus constant, ook als de bus naar beneden gaat. Geef, rekening houdend met deze voorwaarden, aan of het waar of niet waar is:
- De variatie van de kinetische energie van de auto is nul.
- De mechanische energie van het bus-aardingssysteem blijft behouden, aangezien de snelheid van de bus constant is.
- De totale energie van het bus-aarde-systeem wordt behouden, hoewel een deel van de mechanische energie wordt omgezet in interne energie.
Het antwoord op deze oefening is V, F, V. Dat wil zeggen, de eerste optie is waar. Als we naar de formule voor kinetische energie gaan, kunnen we zien dat als de snelheid constant is, de kinetische energie constant blijft. Mechanische energie blijft niet behouden, aangezien het zwaartekrachtpotentieel blijft variëren bij het afdalen van hoogtes. De laatste is waar, aangezien de interne energie van het voertuig groeit om het lichaam in beweging te houden.
Ik hoop dat je met deze voorbeelden beter leert over mechanische energie en slaagt voor de fysieke examens die zoveel mensen kosten 😛