V prejšnjih člankih smo temeljito analizirali kinetična energija in vse, kar je povezano z njim. V tem primeru nadaljujemo z usposabljanjem in nadaljujemo s študijem mehanska energija. Ta vrsta energije je tista, ki nastane z delom telesa. Lahko se prenese med druga telesa. Lahko bi rekli, da gre za vsoto kinetične energije, ki nastane pri gibanju teles z elastično in / ali gravitacijsko potencialno energijo. Ta energija se proizvaja z interakcijo teles glede na položaj, ki ga ima vsako.
V tej objavi boste izvedeli vse, kar je povezano z mehansko energijo, od tega, kako deluje, do izračuna in uporabnosti. Bi radi izvedeli več o tem? Nadaljujte z branjem 🙂
Pojasnilo mehanske energije
Za lažje razumevanje si vzemimo primer. Pomislimo na predmet, ki ga vržemo od daleč od tal. Ta objekt bo nosil prejšnjo kinetično energijo, ker se giblje. Ko napreduje, pridobi hitrost in gravitacijsko potencialno energijo, ko je povišan nad nivojem tal. Za primer vzemimo metanje žoge.
Upoštevajoč, da naša roka deluje na žogo, ji prenese kinetično energijo, da se lahko premika. V tem primeru bomo razmislili zanemarljiva sila trenja z zrakom V nasprotnem primeru bi to zelo otežilo izračune in učenje koncepta. Ko je žoga vržena in je v zraku, nosi kinetično energijo, ki jo poganja, in gravitacijsko potencialno energijo, ki jo potegne na tla, ker je povišana.
Vedno moramo imeti v mislih, da smo podvrženi sili gravitacije. Zemeljska gravitacija nas potiska proti tlom s pospešek 9,8 metra na sekundo na kvadrat. Obe sili, ki sodelujeta z žogo, imata različno hitrost, pospešek in smer. Mehanska energija je torej rezultat obeh energij.
Merska enota mehanske energije je po mednarodnem sistemu džul.
Formula
Za fizike se izračun mehanske energije prevede v vsoto kinetične energije in gravitacijskega potenciala. To je izraženo s formulo:
Em = Ec + Ep
Kjer je Em mehanska energija, Ec kinetična in Ep potencial. Formulo kinetične energije smo videli v drugem prispevku. Ko govorimo o gravitacijski potencialni energiji, govorimo o rezultatu mase, pomnožene z višino in gravitacijo. Množenje teh enot nam pokaže potencialno energijo predmeta.
Načelo varčevanja z energijo
Učitelji so vedno znova vztrajali, da se energija ne ustvarja in ne uničuje, ampak preoblikuje. To nas pripelje do načela ohranjanja energije.
Ko mehanska energija prihaja iz izoliranega sistema (tistega, v katerem ni trenja), ki temelji na konzervativnih silah (ki ohranjajo mehansko energijo sistema) njegova rezultanta bo ostala nespremenjena. V drugi situaciji bo energija telesa konstantna, dokler se bo sprememba zgodila samo v energijskem načinu in ne v njegovi vrednosti. To pomeni, če se energija iz kinetične spremeni v potencialno ali v mehansko.
Na primer, če žogo vržemo navpično, bo imela v trenutku vzpona vso kinetično in potencialno energijo. Ko pa doseže najvišjo točko in se ustavi brez premika, bo imel le gravitacijsko potencialno energijo. V tem primeru se energija ohranja, vendar v potencialnem načinu.
Ta odbitek lahko izrazimo matematično z enačbo:
Em = Ec + Ep = konstanta
Primeri vaj
Da bi vam ponudili boljši pouk o tej vrsti energije, bomo podali nekaj primerov vaj, ki jih bomo reševali korak za korakom. V ta vprašanja bomo vključili različne vrste energije, ki smo jih videli doslej.
- Preverite napačno možnost:
- a) Kinetična energija je energija, ki jo ima telo v gibanju.
- b) Lahko rečemo, da je gravitacijska potencialna energija energija, ki jo ima telo, ker se nahaja na določeni višini nad zemeljsko površino.
- c) Celotna mehanična energija telesa je pogosta, tudi ob pojavu trenja.
- d) Celotna energija vesolja je konstantna in se lahko preoblikuje iz ene oblike v drugo; vendar je ni mogoče ustvariti ali uničiti.
- e) Ko ima telo kinetično energijo, je sposobno opravljati delo.
V tem primeru je napačna možnost zadnja. Dela ne opravi objekt, ki ima kinetično energijoToda telo, ki vam je dalo to energijo. Vrnimo se k primeru žoge. Z metanjem v zrak smo mi tisti, ki delamo, da mu damo kinetično energijo za gibanje.
- Recimo, da avtobus z maso m potuje po gorski cesti in se spusti za višino h. Voznik avtobusa drži zavore, da se ne bi strmoglavil navzdol. To ohranja hitrost avtobusa konstantno, tudi ko se avtobus spušča. Glede na te pogoje navedite, ali so resnični ali neresnični:
- Sprememba kinetične energije avtomobila je enaka nič.
- Mehanska energija sistema avtobus-Zemlja je ohranjena, saj je hitrost avtobusa konstantna.
- Celotna energija sistema bus-Zemlja je ohranjena, čeprav se del mehanske energije pretvori v notranjo energijo.
Odgovor na to vajo je V, F, V. To pomeni, da prva možnost drži. Če gremo k formuli za kinetično energijo, lahko vidimo, da če je hitrost konstantna, kinetična energija ostane konstantna. Mehanska energija ni ohranjena, saj se gravitacijski potencial še naprej spreminja, ko se spušča z višine. Zadnje je resnično, saj notranja energija vozila raste, da telo ohranja gibanje.
Upam, da boste s temi primeri lahko bolje spoznali mehansko energijo in opravili fizične izpite, ki toliko stanejo 😛