ในบทความก่อนหน้านี้เราได้วิเคราะห์อย่างละเอียด พลังงานจลน์ และทุกอย่างที่เกี่ยวข้อง ในกรณีนี้เราดำเนินการฝึกอบรมต่อไปและไปศึกษาต่อ พลังงานกล. พลังงานประเภทนี้เป็นสิ่งที่เกิดจากการทำงานของร่างกาย สามารถถ่ายโอนระหว่างร่างกายอื่น ๆ อาจกล่าวได้ว่าเป็นผลรวมของพลังงานจลน์ที่เกิดจากการเคลื่อนไหวของร่างกายด้วยพลังงานศักย์ยืดหยุ่นและ / หรือแรงโน้มถ่วง พลังงานนี้ผลิตขึ้นจากปฏิสัมพันธ์ของร่างกายที่สัมพันธ์กับตำแหน่งที่แต่ละคนมี
ในโพสต์นี้คุณจะได้เรียนรู้ทุกสิ่งที่เกี่ยวข้องกับพลังงานกลตั้งแต่วิธีการทำงานไปจนถึงวิธีคำนวณและระบบสาธารณูปโภค คุณต้องการเรียนรู้เกี่ยวกับเรื่องนี้หรือไม่? อ่านต่อไป🙂
คำอธิบายของพลังงานกล
เพื่อให้เข้าใจง่ายเรามาดูตัวอย่าง ลองนึกถึงวัตถุที่โยนจากระยะไกลจากพื้น วัตถุนั้นจะมีพลังงานจลน์ก่อนหน้านี้เนื่องจากมีการเคลื่อนที่ เมื่อมันก้าวหน้าขึ้นมันจะได้รับความเร็วและพลังงานศักย์โน้มถ่วงเมื่อมันถูกยกขึ้นเหนือระดับพื้นดิน ลองดูตัวอย่างการขว้างปาลูกบอล
โดยคำนึงถึงการที่แขนของเราออกแรงกับลูกบอลมันจะถ่ายโอนพลังงานจลน์ไปยังลูกบอลเพื่อให้สามารถเคลื่อนที่ได้ ในตัวอย่างนี้เราจะพิจารณา แรงเสียดทานเล็กน้อยกับอากาศ มิฉะนั้นจะทำให้การคำนวณและการเรียนรู้แนวคิดเป็นเรื่องยากมาก เมื่อลูกบอลถูกโยนและอยู่ในอากาศมันจะนำพาพลังงานจลน์ที่ขับเคลื่อนให้เคลื่อนที่และพลังงานศักย์โน้มถ่วงที่ดึงมันลงสู่พื้นเพราะมันอยู่สูงขึ้น
เราต้องจำไว้เสมอว่าเราอยู่ภายใต้แรงโน้มถ่วง แรงโน้มถ่วงของโลกผลักเราลงสู่พื้นด้วย ความเร่ง 9,8 เมตรต่อวินาทีกำลังสอง. แรงทั้งสองที่โต้ตอบกับลูกบอลมีความเร็วความเร่งและทิศทางที่แตกต่างกัน ดังนั้นพลังงานกลจึงเป็นผลมาจากพลังงานทั้งสอง
หน่วยวัดพลังงานกลตามระบบสากลคือจูล
สูตร
สำหรับนักฟิสิกส์การคำนวณพลังงานกลจะแปลเป็นผลรวมของพลังงานจลน์และศักย์โน้มถ่วง นี่แสดงโดยสูตร:
Em = อีซี + Ep
โดยที่ Em คือพลังงานกล Ec the kinetic และ Ep ของศักย์ เราเห็นสูตรพลังงานจลน์ในโพสต์อื่น เมื่อเราพูดถึงพลังงานศักย์โน้มถ่วงเรากำลังพูดถึงผลของมวลคูณความสูงและแรงโน้มถ่วง การคูณของหน่วยเหล่านี้แสดงให้เราเห็นถึงพลังงานศักย์ของวัตถุ
หลักการอนุรักษ์พลังงาน
ครูยืนกรานซ้ำแล้วซ้ำเล่าว่าพลังงานไม่ได้ถูกสร้างขึ้นหรือถูกทำลาย แต่ถูกเปลี่ยนรูปแบบ สิ่งนี้นำเราไปสู่หลักการอนุรักษ์พลังงาน
เมื่อพลังงานกลมาจากระบบแยก (ระบบหนึ่งที่ไม่มีแรงเสียดทาน) โดยอาศัยแรงอนุรักษ์นิยม (ซึ่งรักษาพลังงานกลของระบบ) ผลลัพธ์ของมันจะคงที่ ในอีกสถานการณ์หนึ่งพลังงานของร่างกายจะคงที่ตราบใดที่การเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นในโหมดพลังงานเท่านั้นและไม่อยู่ในค่าของมัน นั่นคือถ้าพลังงานถูกเปลี่ยนจากจลน์ไปเป็นศักย์หรือเป็นเชิงกล
ตัวอย่างเช่นถ้าเราขว้างลูกบอลในแนวตั้งมันจะมีพลังงานจลน์และพลังงานศักย์ทั้งหมดในขณะที่ขึ้น อย่างไรก็ตามเมื่อถึงจุดสูงสุดแล้วหยุดโดยไม่มีการกระจัดมันจะมีพลังงานศักย์โน้มถ่วงเท่านั้น ในกรณีนี้พลังงานจะได้รับการอนุรักษ์ แต่อยู่ในโหมดศักย์
การหักนี้สามารถแสดงทางคณิตศาสตร์ด้วยสมการ:
Em = Ec + Ep = ค่าคงที่
ตัวอย่างแบบฝึกหัด
เพื่อให้การสอนเกี่ยวกับพลังงานประเภทนี้ดีขึ้นเราจะนำเสนอตัวอย่างแบบฝึกหัดบางส่วนและเราจะแก้ไขทีละขั้นตอน ในคำถามเหล่านี้เราจะกล่าวถึงพลังงานประเภทต่างๆที่เราเคยเห็นจนถึงตอนนี้
- ตรวจสอบตัวเลือกที่ไม่ถูกต้อง:
- ก) พลังงานจลน์เป็นพลังงานที่ร่างกายมีอยู่เพราะมันกำลังเคลื่อนที่
- b) กล่าวได้ว่าพลังงานศักย์โน้มถ่วงเป็นพลังงานที่ร่างกายมีอยู่เพราะมันตั้งอยู่ที่ระดับความสูงเหนือพื้นผิวโลก
- c) พลังงานกลทั้งหมดของร่างกายเป็นเรื่องธรรมดาแม้จะมีลักษณะของแรงเสียดทาน
- d) พลังงานทั้งหมดของจักรวาลมีค่าคงที่และสามารถเปลี่ยนจากรูปแบบหนึ่งไปเป็นอีกรูปแบบหนึ่งได้ อย่างไรก็ตามไม่สามารถสร้างหรือทำลายได้
- จ) เมื่อร่างกายมีพลังงานจลน์จะสามารถทำงานได้
ในกรณีนี้ตัวเลือกที่ไม่ถูกต้องคือตัวเลือกสุดท้าย งานไม่ได้ทำโดยวัตถุที่มีพลังงานจลน์แต่ร่างกายที่ได้รับพลังงานนั้น กลับไปที่ตัวอย่างบอลกันดีกว่า การโยนมันขึ้นไปในอากาศเราคือคนที่ทำงานเพื่อให้พลังงานจลน์ในการเคลื่อนที่
- สมมติว่ารถบัสที่มีมวล m เดินทางไปตามถนนบนภูเขาและลงมาด้วยความสูง h คนขับรถบัสช่วยเบรกเพื่อหลีกเลี่ยงการชนลงเนิน ซึ่งจะช่วยรักษาความเร็วของบัสให้คงที่แม้ว่ารถบัสจะเคลื่อนตัวลงมา พิจารณาเงื่อนไขเหล่านี้ระบุว่าเป็นจริงหรือเท็จ:
- ความแปรผันของพลังงานจลน์ของรถยนต์เป็นศูนย์
- พลังงานกลของระบบบัส - เอิร์ ธ ได้รับการอนุรักษ์เนื่องจากความเร็วของบัสคงที่
- พลังงานทั้งหมดของระบบบัส - เอิร์ ธ ได้รับการอนุรักษ์แม้ว่าส่วนหนึ่งของพลังงานกลจะถูกเปลี่ยนเป็นพลังงานภายใน
คำตอบสำหรับแบบฝึกหัดนี้คือ V, F, V. นั่นคือตัวเลือกแรกเป็นจริง ถ้าเราไปที่สูตรสำหรับพลังงานจลน์เราจะเห็นว่าถ้าความเร็วคงที่พลังงานจลน์จะคงที่ พลังงานกลไม่ได้รับการอนุรักษ์เนื่องจากศักย์โน้มถ่วงยังคงเปลี่ยนแปลงไปเมื่อลงจากที่สูง ประการสุดท้ายเป็นความจริงเนื่องจากพลังงานภายในของยานพาหนะเติบโตขึ้นเพื่อให้ร่างกายเคลื่อนไหว
ฉันหวังว่าจากตัวอย่างเหล่านี้คุณจะสามารถเรียนรู้เกี่ยวกับพลังงานกลได้ดีขึ้นและผ่านการสอบทางกายภาพซึ่งมีค่าใช้จ่ายมากมายสำหรับคนจำนวนมาก😛