THE zachovánídáváenergiemechanika je jedním ze zákonů mechaniky, z nichž pramení zásadavzachovánídáváenergie. Podle zákona zachování mechanické energie, když žádný disipativní síla působí na tělo, veškerá jeho energie spojená s pohybem je udržována konstantní. To odpovídá tvrzení, že Kinetická energie a energiepotenciál těla se nikdy nezmění.
Pochopení zákona zachování mechanické energie je nezbytné pro řešení velkého počtu Fyzikální situace, které se blíží ideálním situacím, takže jde o jeden z nejžádanějších problémů v této oblasti dává Mechanika v testech Enem.
Podívejte se také: Trakce - pochopte tento další fyzikální koncept studovaný mechanikou
Co je to zachování mechanické energie?
THE zachovánídáváenergiemechanika uvádí, že veškerá energie související s pohybem těla je udržována konstantní, když na ni nepůsobí žádné disipativní síly, jako jsou třecí a tažné síly.
Když říkáme, že mechanická energie je konzervovaný, to znamená, že součet energiekinetika s potenciální energieje vždy stejná a v jakékoli poloze
. Jinými slovy, žádná část mechanické energie systému není transformována do jiných forem energie, jako je například Termální energie.Vzhledem k výše uvedenému, podle zákon zachování mechanické energieV nedisipativním systému můžeme říci, že mechanické energie ve dvou odlišných polohách jsou stejné.
AM - mechanická energie
AC - Kinetická energie
AP - potenciální energie
Abychom lépe porozuměli pojmu zachování mechanické energie, je nutné vědět, co to je energiekinetika a energiepotenciál, každý z těchto konceptů tedy stručně vysvětlíme v následujících tématech.
Kinetická energie
THE energiekinetika je energie obsažená v každém těle, které má a množství pohybu ne null, tj. pokud tělo má těstoviny a rychlost, bude vybaven určitým množstvím kinetické energie.
THE energiekinetika je skalární velikost jehož jednotka podle sSystém JáMezinárodní jednotkya joule (J). Vzorec kinetické energie uvádí, že tato energie se rovná součinu produktu těstoviny (m) a náměstídávárychlost (v²) děleno 2.
m - těstoviny
proti - rychlost
AC - Kinetická energie
Další informace o této formě energie najdete v našem konkrétním článku: Kinetická energie.
Potenciální energie
THE energiepotenciál je to forma energie, kterou lze uložit a která přímo závisí na pozice kde tělo je ve vztahu k nějakému poli síla, stejně jako gravitační pole, elektrické pole a magnetické pole.
THE energiepotenciál lze akumulovat v těle, pouze pokud je vystaveno působení a sílakonzervativní, tj. Síla, která vždy aplikuje na tělo stejné množství energie, bez ohledu na zvolenou cestu.
Příkladem konzervativní síly je síla Hmotnost: je-li tělo zvednuto proti působení silové hmotnosti ze země do určité výšky, bez ohledu na to trajektorie uražená tímto tělesem, bude potenciální energetický zisk záviset výlučně na rozdílu mezi těmito dvěma výšky.
Pokud jde o cvičení na zachování mechanické energie, existují další dva běžné typy potenciální energie: a gravitační potenciální energie a elastická potenciální energie. Gravitační potenciální energie je forma energie ve vztahu k výšce těla vzhledem k zemi. Záleží na tělesné hmotnosti, na gravitační zrychlení na místě a ve výšce
G - gravitace (m / s²)
H - výška (m)
THEelastická potenciální energieje ten, který souvisí s deformace nějakého předmětu, jako gumička. Při jeho výpočtu se bere v úvahu, kolik objekt byl deformovaný (x), stejně jako konstantníelastický tohoto objektu (k), měřeno v Newtonzametro. Pokud má objekt elastickou konstantu 800 N / m, to znamená, že na deformaci o jeden metr působí tento objekt silou 800 N. Vzorec použitý k výpočtu elastické potenciální energie je následující:
Další informace o této formě energie najdete v našem konkrétním článku: Energie potenciál.
mechanická energie
THE mechanická energie a součet kinetických a potenciálních energií. Jinými slovy, je to veškerá energie, která souvisí s pohybem těla. Vzorec pro mechanickou energii je následující:
Vzorec pro zachování mechanické energie
Vzorec pro zachování mechanické energie je takový, že součet kinetické energie a potenciální energie je stejný pro všechny body v mechanickém systému, kde nepůsobí žádné disipativní síly.
ACi a jeSrov. -konečná a počáteční kinetická energie
ACi a jeFederální policie -konečná a počáteční kinetická energie
I když výše uvedený vzorec je obecný a lze jej použít v každém případě, kde je mechanická energie pokud je zachována, je nutné zdůraznit, že každý případ může představovat jinou formu energie potenciál. Řešení cvičení je tedy nejlepší způsob, jak porozumět různým případům.
Přečtěte si také:Volný pád - lépe pochopte tento pohyb, kde není třecí síla
Vyřešená cvičení na zachování mechanické energie
Otázka 1 - Tělo s hmotností m = 2,0 kg spočívá na pružině s elastickou konstantou rovnou 5 000 N / m, stlačené o 2 cm (0,02 m). Zanedbáním disipativních sil a na základě obrázku určete výšku dosaženou tělem po uvolnění pružiny a označte správnou alternativu.
(Údaje: g = 10 m / s²)
a) 4 cm
b) 10 cm
c) 5 cm
d) 20 cm
e) 2 cm
Šablona: písmeno C.
Řešení:
K vyřešení cvičení je nutné aplikovat zákon zachování mechanické energie. V tomto smyslu vidíme, že počáteční mechanická energie je čistě elastický potenciál a konečná mechanická energie je čistě gravitační. Tímto způsobem musíme provést následující výpočet:
Na základě rozvinutého výpočtu zjistíme, že tělo stoupá do maximální výšky 5 cm, takže správnou alternativou je písmeno C.
Otázka 2 - Tělo se uvolní ze zbytku rampy ve výšce 4 m. Určete rychlost, jakou bude tělo, když bude 2 m nad zemí, a uveďte správnou alternativu.
a) 2√10 m / s
b) 20 m / s
c) 4√10 m / s
d) 2√5 m / s
e) 3√2 m / s
Šablona: písmeno a.
Řešení:
Zákon zachování mechanické energie musíme aplikovat v nejvyšších bodech a ve výškovém bodě rovném 2 m. Abychom to udělali správně, musíme si uvědomit, že v nejvyšším bodě bylo tělo v klidu, takže veškerá jeho mechanická energie byla vyjádřena ve formě gravitační potenciální energie. V místě, kde se výška rovná 2 m, je toho tolik energiepotenciálgravitačníjak mocenergiekinetika. Všimněte si výpočtu na následujícím obrázku:
Na konci výše uvedeného výpočtu, když jsme vypočítali druhou odmocninu 40, jsme faktorovali číslo tak, aby výsledek poskytl 2√10, takže správnou alternativou je písmeno A.
Autor: Rafael Hellerbrock
Učitel fyziky
Zdroj: Brazilská škola - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/principio-conservacao-energia-mecanica.htm
