I tidigare artiklar analyserade vi noggrant rörelseenergi och allt relaterat till det. I det här fallet fortsätter vi med träningen och fortsätter att studera mekanisk energi. Denna typ av energi är det som produceras av en kropps arbete. Det kan överföras mellan andra organ. Man kan säga att det är summan av den kinetiska energi som produceras av kroppens rörelse, med den elastiska och / eller gravitationella potentialenergin. Denna energi produceras genom växelverkan mellan kroppar i förhållande till den position som var och en har.
I det här inlägget lär du dig allt som rör mekanisk energi, från hur det fungerar till hur man beräknar det och dess verktyg. Vill du lära dig mer om det? Fortsätt läsa 🙂
Förklaring av mekanisk energi
För att göra det lätt att förstå, låt oss ta ett exempel. Låt oss tänka på ett föremål som kastas på avstånd från marken. Det objektet kommer att bära en tidigare kinetisk energi eftersom det rör sig. När den går framåt får den en hastighet och en gravitationspotentialenergi när den höjs över marknivån. Låt oss ta kastbollen som ett exempel.
Med tanke på att vår arm utövar arbete på bollen, överför den kinetisk energi till den så att den kan röra sig. I det här exemplet ska vi överväga försumbar friktionskraft med luft Annars skulle det göra beräkningar och lära sig konceptet mycket svårt. När bollen har kastats och ligger i luften, bär den den kinetiska energi som driver den att röra sig och den gravitationspotentialenergi som drar den till marken eftersom den är upphöjd.
Vi måste alltid komma ihåg att vi utsätts för tyngdkraften. Jordens tyngdkraft skjuter oss mot marken med en acceleration på 9,8 meter per sekund i kvadrat. Båda krafterna som samverkar med bollen har olika hastighet, acceleration och riktning. Därför är mekanisk energi resultatet av båda energierna.
Måttenheten för mekanisk energi, enligt det internationella systemet, är joule.
Formel
För fysiker översätts beräkning av mekanisk energi till summan av kinetisk energi och gravitationspotential. Detta uttrycks av formeln:
Em = Ec + Ep
Där Em är den mekaniska energin, Ec den kinetiska och Ep potentialen. Vi såg formeln för kinetisk energi i ett annat inlägg. När vi pratar om gravitationell potentialenergi, talar vi om resultatet av massan gånger höjd och gravitation. Multiplikationen av dessa enheter visar oss ett objekts potentiella energi.
Princip för bevarande av energi
Lärare har alltid insisterat om och om igen att energi varken skapas eller förstörs utan transformeras. Detta leder oss till principen om energibesparing.
När mekanisk energi kommer från ett isolerat system (ett där det inte finns någon friktion) baserat på konservativa krafter (som sparar systemets mekaniska energi) dess resultat kommer att förbli konstant. I en annan situation kommer kroppens energi att vara konstant så länge förändringen bara sker i energiläget och inte i dess värde. Det vill säga om energi omvandlas från kinetisk till potential eller till mekanisk.
Om vi till exempel kastar bollen vertikalt kommer den att ha all kinetisk och potentiell energi vid uppstigningstillfället. Men när den når sin högsta punkt och stoppas utan förskjutning kommer den bara att ha den gravitationella potentialenergin. I detta fall sparas energi, men i potentiellt läge.
Detta avdrag kan uttryckas matematiskt med ekvationen:
Em = Ec + Ep = konstant
Exempel på övningar
För att erbjuda dig en bättre undervisning i denna typ av energi, kommer vi att lägga upp några exempel på övningar och vi kommer att lösa dem steg för steg. I dessa frågor kommer vi att involvera de olika typerna av energi som vi har sett hittills.
- Kontrollera fel alternativ:
- a) Kinetisk energi är den energi som en kropp har, eftersom den är i rörelse.
- b) Man kan säga att gravitationspotentialenergi är den energi som en kropp besitter eftersom den ligger i en viss höjd över jordytan.
- c) Den totala mekaniska energin hos en kropp är vanlig, även med friktion.
- d) Universums totala energi är konstant och kan omvandlas från en form till en annan; det kan dock inte skapas eller förstöras.
- e) När en kropp har kinetisk energi kan den utföra arbete.
I det här fallet är fel alternativ det sista. Arbetet utförs inte av objektet som har kinetisk energiMen kroppen som har gett dig den energin. Låt oss gå tillbaka till bollexemplet. Genom att kasta den i luften är det vi som gör jobbet för att ge den kinetisk energi att röra sig.
- Låt oss säga att en buss med massa m färdas längs en bergsväg och går ner i höjd h. Bussföraren håller bromsarna på för att undvika att krascha nedför. Detta håller bussens hastighet konstant även när bussen är på väg ner. Med tanke på dessa villkor, ange om det är sant eller falskt:
- Variationen av bilens kinetiska energi är noll.
- Bussmekanismens mekaniska energi sparas, eftersom bussens hastighet är konstant.
- Buss-jord-systemets totala energi bevaras, även om en del av den mekaniska energin omvandlas till intern energi.
Svaret på denna övning är V, F, V. Det vill säga det första alternativet är sant. Om vi går till formeln för kinetisk energi kan vi se att om hastigheten är konstant förblir den kinetiska energin konstant. Mekanisk energi bevaras inte, eftersom gravitationspotentialen fortsätter att variera när den sjunker från höjder. Det sista är sant, eftersom fordonets inre energi växer för att hålla kroppen i rörelse.
Jag hoppas att du med dessa exempel kan lära dig bättre om mekanisk energi och klara de fysiska prov som kostar så mycket för många människor 😛