У попередніх статтях ми ретельно аналізували кінетична енергія і все, що з цим пов’язано. У цьому випадку ми продовжуємо навчання та продовжуємо навчання механічна енергія. Цей тип енергії - це те, що виробляється роботою тіла. Його можна переносити між іншими органами. Можна сказати, що це сума кінетичної енергії, що виробляється рухом тіл, з пружною та / або гравітаційною потенційною енергією. Ця енергія виробляється завдяки взаємодії тіл щодо положення, яке має кожне з них.
У цій публікації ви дізнаєтеся все, що пов’язано з механічною енергією, від того, як вона працює, до того, як обчислити її та її корисність. Ви хотіли б про це дізнатись? Продовжуйте читати 🙂
Пояснення механічної енергії
Щоб це було легко зрозуміти, візьмемо приклад. Давайте подумаємо про предмет, який кидають здалеку від землі. Цей об'єкт буде нести попередню кінетичну енергію, оскільки рухається. По мірі просування він набуває швидкості та гравітаційної потенційної енергії, коли його підносять над рівнем землі. Візьмемо для прикладу метання м’яча.
Беручи до уваги, що наша рука здійснює роботу з м’ячем, вона передає йому кінетичну енергію, щоб вона могла рухатися. У цьому прикладі ми будемо розглядати незначна сила тертя з повітрям Або це дуже ускладнить обчислення та вивчення цієї концепції. Коли куля кинута і знаходиться в повітрі, вона несе в собі кінетичну енергію, яка рухає її в рух, і гравітаційну потенційну енергію, яка тягне його на землю, оскільки вона піднята.
Ми завжди повинні пам’ятати, що на нас діє сила тяжіння. Земне тяжіння штовхає нас до землі з прискорення 9,8 метра в секунду в квадраті. Обидві сили, що взаємодіють з кулею, мають різну швидкість, прискорення та напрямок. Отже, механічна енергія є результатом обох енергій.
Одиницею виміру механічної енергії, згідно з Міжнародною системою, є джоуль.
Формула
Для фізиків обчислення механічної енергії перетворюється на суму кінетичної енергії та гравітаційного потенціалу. Це виражається формулою:
Em = Ec + Ep
Де Em - механічна енергія, Ec - кінетична, а Ep - потенціал. Формулу кінетичної енергії ми побачили в іншому дописі. Коли ми говоримо про гравітаційну потенційну енергію, ми говоримо про результат маси, помноженої на висоту та гравітацію. Множення цих одиниць показує нам потенційну енергію об’єкта.
Принцип збереження енергії
Вчителі завжди знову і знову наполягали на тому, що енергія ні створюється, ні руйнується, а трансформується. Це підводить нас до принципу збереження енергії.
Коли механічна енергія походить від ізольованої системи (тієї, в якій немає тертя), заснованої на консервативних силах (яка зберігає механічну енергію системи) його результуюча буде залишатися постійною. В іншій ситуації енергія тіла буде постійною, доки зміна відбувається лише в енергетичному режимі, а не в його величині. Тобто, якщо енергія перетворюється з кінетичної на потенційну або на механічну.
Наприклад, якщо ми кинемо кулю вертикально, вона матиме всю кінетичну та потенційну енергію на момент підйому. Однак коли він досягне найвищої точки, зупинившись без переміщення, він матиме лише гравітаційну потенційну енергію. У цьому випадку енергія зберігається, але в потенційному режимі.
Цей вирахування можна виразити математично за допомогою рівняння:
Em = Ec + Ep = постійна
Приклади вправ
Щоб запропонувати вам кращий виклад цього виду енергії, ми наведемо кілька прикладів вправ, і ми будемо їх крок за кроком розв’язувати. У цих питаннях ми будемо залучати різні види енергії, які ми бачили до цього часу.
- Перевірте неправильний варіант:
- а) Кінетична енергія - це енергія, якою володіє тіло, оскільки воно знаходиться в русі.
- б) Можна сказати, що гравітаційна потенційна енергія - це енергія, якою володіє тіло, оскільки воно знаходиться на певній висоті над земною поверхнею.
- в) Повна механічна енергія тіла є загальною, навіть при появі тертя.
- г) Повна енергія Всесвіту постійна і може перетворюватися з однієї форми в іншу; однак його неможливо створити чи знищити.
- д) Коли тіло має кінетичну енергію, воно здатне виконувати роботу.
У цьому випадку неправильний варіант є останнім. Роботу виконує не той об’єкт, який має кінетичну енергіюАле тіло, яке дало вам цю енергію. Повернемося до прикладу з м’ячем. Кидаючи його у повітря, ми - ті, хто виконуємо роботу, щоб надати йому кінетичну енергію для руху.
- Скажімо, що автобус масою m їде гірською дорогою і спускається на висоту h. Водій автобуса утримує гальма, щоб уникнути аварії під гору. Це підтримує постійну швидкість автобуса, навіть коли автобус спускається. Враховуючи ці умови, вкажіть, чи є воно правдою чи хибністю:
- Зміни кінетичної енергії автомобіля дорівнюють нулю.
- Механічна енергія системи автобус-Земля зберігається, оскільки швидкість автобуса постійна.
- Повна енергія системи автобус-Земля зберігається, хоча частина механічної енергії перетворюється на внутрішню.
Відповідь на цю вправу - V, F, V. Тобто перший варіант правдивий. Якщо перейти до формули кінетичної енергії, ми можемо побачити, що якщо швидкість постійна, кінетична енергія залишається постійною. Механічна енергія не зберігається, оскільки гравітаційний потенціал продовжує змінюватися при спуску з висоти. Останнє відповідає дійсності, оскільки внутрішня енергія транспортного засобу зростає, щоб підтримувати рух тіла.
Я сподіваюся, що на цих прикладах ви зможете краще дізнатися про механічну енергію та скласти фізичні іспити, які так дорого коштують багатьом людям 😛