În articolele anterioare am analizat temeinic energie kinetică și tot ce ține de el. În acest caz, continuăm instruirea și continuăm să studiem energie mecanică. Acest tip de energie este ceea ce este produs de munca unui corp. Poate fi transferat între alte corpuri. S-ar putea spune că este suma energiei cinetice produse de mișcarea corpurilor, cu energia elastică și / sau gravitațională. Această energie este produsă prin interacțiunea corpurilor în raport cu poziția pe care o are fiecare.
În această postare veți învăța tot ce ține de energia mecanică, de la modul în care funcționează până la modul de calcul al acesteia și utilitățile sale. Doriți să aflați despre asta? Continuați să citiți 🙂
Explicația energiei mecanice
Pentru a ușura înțelegerea, să luăm un exemplu. Să ne gândim la un obiect aruncat de la distanță de sol. Acel obiect va purta o energie cinetică anterioară, deoarece se mișcă. Pe măsură ce avansează, dobândește viteză și energie potențială gravitațională atunci când este ridicată deasupra nivelului solului. Să luăm ca exemplu aruncarea unei mingi.
Având în vedere că brațul nostru exercită munca asupra mingii, acesta îi transferă energia cinetică, astfel încât să se poată mișca. În acest exemplu, vom lua în considerare forță de frecare neglijabilă cu aerul Sau altfel ar face calculele și învățarea conceptului foarte dificile. Când mingea a fost aruncată și se află în aer, ea transportă energia cinetică care o determină să se miște și energia potențială gravitațională care o atrage la sol, deoarece este ridicată.
Trebuie să ținem cont întotdeauna că suntem supuși forței gravitaționale. Gravitația Pământului ne împinge spre sol cu o accelerație de 9,8 metri pe secundă pătrat. Ambele forțe care interacționează cu mingea au viteză, accelerație și direcție diferite. Prin urmare, energia mecanică este rezultanta ambelor energii.
Unitatea de măsură a energiei mecanice, conform Sistemului Internațional, este joul.
Formulă
Pentru fizicieni, calcularea energiei mecanice se traduce prin suma energiei cinetice și a potențialului gravitațional. Aceasta se exprimă prin formula:
Em = Ec + Ep
Unde Em este energia mecanică, Ec cinetica și Ep potențialul. Am văzut formula energiei cinetice într-un alt post. Când vorbim despre energia potențială gravitațională, vorbim despre rezultatul masei ori înălțimea și gravitația. Înmulțirea acestor unități ne arată energia potențială a unui obiect.
Principiul conservării energiei
Profesorii au insistat mereu că energia nu este nici creată, nici distrusă, ci transformată. Acest lucru ne aduce la principiul conservării energiei.
Când energia mecanică provine dintr-un sistem izolat (unul în care nu există frecare) bazat pe forțe conservatoare (care conservă energia mecanică a sistemului) rezultatul său va rămâne constant. Într-o altă situație, energia corpului va fi constantă atâta timp cât schimbarea are loc numai în modul energetic și nu în valoarea acestuia. Adică, dacă energia este transformată din cinetică în potențială sau mecanică.
De exemplu, dacă aruncăm mingea pe verticală va avea toată energia cinetică și potențială în momentul ascensiunii. Cu toate acestea, când atinge punctul său cel mai înalt, fiind oprit fără deplasare, va avea doar energia potențială gravitațională. În acest caz, energia este conservată, dar în modul potențial.
Această deducție poate fi exprimată matematic cu ecuația:
Em = Ec + Ep = constantă
Exemple de exerciții
Pentru a vă oferi o predare mai bună a acestui tip de energie, vom pune câteva exemple de exerciții și le vom rezolva pas cu pas. În aceste întrebări vom implica diferitele tipuri de energie pe care le-am văzut până acum.
- Verificați opțiunea greșită:
- a) Energia cinetică este energia pe care o posedă un corp, deoarece este în mișcare.
- b) Se poate spune că energia potențială gravitațională este energia pe care o posedă un corp deoarece se află la o anumită înălțime deasupra suprafeței pământului.
- c) Energia mecanică totală a unui corp este comună, chiar și cu apariția de frecare.
- d) Energia totală a universului este constantă și poate fi transformată de la o formă la alta; cu toate acestea, nu poate fi creat sau distrus.
- e) Când un corp are energie cinetică, este capabil să facă muncă.
În acest caz, opțiunea greșită este ultima. Lucrarea nu este realizată de obiectul care are energia cineticăDar corpul care ți-a dat acea energie. Să revenim la exemplul de minge. Aruncându-l în aer, noi suntem cei care facem treaba pentru a-i oferi energia cinetică de mișcare.
- Să spunem că un autobuz cu masa m circulă de-a lungul unui drum de munte și coboară cu o înălțime h. Șoferul autobuzului ține frânele aprinse pentru a evita prăbușirea în jos. Aceasta menține viteza autobuzului constantă chiar și atunci când autobuzul coboară. Având în vedere aceste condiții, indicați dacă este adevărat sau fals:
- Variația energiei cinetice a mașinii este zero.
- Energia mecanică a sistemului autobuz-Pământ este conservată, deoarece viteza autobuzului este constantă.
- Energia totală a sistemului autobuz-Pământ este conservată, deși o parte din energia mecanică este transformată în energie internă.
Răspunsul la acest exercițiu este V, F, V. Adică prima opțiune este adevărată. Dacă mergem la formula energiei cinetice putem vedea că, dacă viteza este constantă, energia cinetică rămâne constantă. Energia mecanică nu este conservată, deoarece potențialul gravitațional continuă să varieze atunci când coboară de la înălțimi. Ultima este adevărată, deoarece energia internă a vehiculului crește pentru a menține corpul în mișcare.
Sper că cu aceste exemple puteți afla mai bine despre energia mecanică și puteți trece examenele fizice care au costat atât de mult pentru mulți oameni 😛