Energimekanik er fysisk mængde klatre, målt i joule, i henhold til SI. Det svarer til summen af et fysisk systems kinetiske og potentielle energier. I konservative systemer, dvs. uden friktionforbliver den mekaniske energi konstant.
Se også:Elektrostatik: hvad er elektrisk ladning, elektrificering, statiske og andre begreber
Introduktion til mekanisk energi
Når en partikel med masse flytter sigfrit gennem rummet, helt sikkert hastighed og uden at lide handlingen af styrke nogle siger vi, at det har en mængde på ren energikinetik. Men hvis denne partikel begynder at gennemgå en slags interaktion (tyngdekraft, elektrisk, magnetisk eller elastisk, for eksempel), siger vi, at den også har en energipotentiel.
Potentiel energi er derfor en form for energi, der kan lagres eller lagres; mens kinetisk energi er den i forhold til partikelens hastighed.
Nu hvor vi har defineret begreberne kinetisk energi og potentiel energi, kan vi forstå mere klart, hvad mekanisk energi handler om: det er den samlede energi relateret til en krops bevægelsestilstand.
Se også: Elementer, formler og hovedkoncepter relateret til elektriske kredsløb
Mekaniske energiformler
Formlen til energikinetik, som vedrører pasta (m) og hastighed (v) af kroppen, dette er det, kontroller:
OGÇ - kinetisk energi
m - pasta
v - hastighed
P - mængde bevægelse
DET energipotentiel, til gengæld eksisterer den i forskellige former. De mest almindelige er dog gravitations- og elastiske potentielle energier, hvis formler er vist nedenfor:
k - elastisk konstant (N / m)
x - deformation
Mens gravitationel potentiel energi, som navnet antyder, er relateret til den lokale tyngdekraft og den højde, hvor en krop er i forhold til jorden, den energipotentielelastisk det opstår, når en eller anden elastisk krop deformeres, som når vi strækker et elastik.
I dette eksempel "lagres" al potentiel energi i elastikken og kan tilgås senere. For at gøre det skal du bare slippe strimlen, så al den elastiske potentielle energi omdannes til kinetisk energi.
Summen af disse to energiformer - kinetisk og potentiale - kaldes mekanisk energi:
OGM - mekanisk energi
OGÇ - kinetisk energi
OGP - potentiel energi
Stop ikke nu... Der er mere efter reklamen;)
Bevaring af mekanisk energi
DET energibesparelse er et af principperne for fysik. Ifølge ham skal den samlede mængde energi i et system bevares. Med andre ord, energi går aldrig tabtelleroprettet, men snarere omdannet til forskellige former.
Selvfølgelig princippet om bevarelse af mekanisk energi stammer fra princippet om energibesparelse. Vi siger, at mekanisk energi er bevaret når der ikke er nogendissipative kræfter, såsom friktion eller luftmotstand, der er i stand til at omdanne det til andre former for energi, såsom termisk.
tjek ud eksempler:
Når en tung kasse glider over en friktionsrampe, er en del af kasseens kinetiske energi spredes, og derefter lider grænsefladen mellem kassen og rampen lidt stigning på temperatur: Det er som om boksens kinetiske energi overføres til atomer ved grænsefladen, hvilket får dem til at svinge mere og mere. Det samme sker, når vi træder på en bils bremse: Bremseskiven bliver varmere og varmere, indtil bilen stopper helt.
Se også:Hvad er friktionskraft? Tjek vores tankekort
I en ideel situationhvori bevægelse finder sted uden handling fra spredende kræfter, mekanisk energi bevares. Forestil dig en situation, hvor en krop svinger frit uden nogen friktion med luften. I denne situation følger to punkter A og B i forhold til pendulets position dette forhold:
OGDÅRLIG - Mekanisk energi ved punkt A
OGMB - Mekanisk energi ved punkt B
OGHER - Kinetisk energi ved punkt A
OGCB - Kinetisk energi ved punkt B
OGPANDE - Potentiel energi ved punkt A
OGPB - Potentiel energi ved punkt B
Givet to positioner i et ideelt, friktionsfrit fysisk system, vil den mekaniske energi ved punkt A og den mekaniske energi ved punkt B være lige stor. Det er dog muligt, at de kinetiske og potentielle energier i forskellige dele af dette system ændrer måling, så deres sum forbliver den samme.
Se også: Newtons 1., 2. og 3. lov - Introduktion, Mind Map og øvelser
Øvelser på mekanisk energi
Spørgsmål 1) En 1500 kg lastbil kører ved 10 m / s over en 10 m viadukt, bygget over en travl allé. Bestem modulet for truckens mekaniske energi i forhold til alléen.
Data: g = 10 m / s²
a) 1.25.104 J
b) 7,25.105 J
c) 1.5105 J
d) 2.25.105 J
e) 9.3.103 J
Skabelon: Bogstav D
Løsning:
For at beregne lastbilens mekaniske energi tilføjer vi kinetisk energi med tyngdepotentialenergien, observer:
Baseret på ovenstående beregning fandt vi, at den mekaniske energi af denne lastbil i forhold til gulvet i alléen er lig med 2.25.105 J, derfor er det rigtige svar bogstavet d.
Spørgsmål 2) En kubisk vandtank, 10.000 l, fyldes til halvdelen af den samlede volumen og placeres 15 m over jorden. Bestem den mekaniske energi i denne vandtank.
a) 7.5.105 J
b) 1.5.105 J
c) 1.5.106 J
d) 7.5.103 J
e) 5.0.102 J
Skabelon: Bogstav a
Løsning:
Når vandtanken er fyldt til halvdelen af dets volumen og vel vidende, at 1 l vand svarer til en masse på 1 kg, beregner vi vandtankens mekaniske energi. Således er det vigtigt at indse, at kroppens kinetiske energi er lig med 0, når den er i ro, og derfor vil dens mekaniske energi være lig med dens potentielle energi.
Ifølge det opnåede resultat er det korrekte alternativ bogstav a.
Spørgsmål 3) Hvad angår den mekaniske energi i et konservativt system, fri for dissipative kræfter, skal du kontrollere alternativet korrekt:
a) I nærværelse af friktion eller andre dissipative kræfter øges den mekaniske energi i et bevægende legeme.
b) Den mekaniske energi i et legeme, der bevæger sig frit fra enhver dissipative kræfters virkning, forbliver konstant.
c) For at et legems mekaniske energi skal forblive konstant, er det nødvendigt, at når der er en stigning i kinetisk energi, er der også en stigning i potentiel energi.
d) Potentiel energi er den del af mekanisk energi, der er relateret til den hastighed, hvormed kroppen bevæger sig.
e) Den kinetiske energi i et legeme, der bevæger sig frit fra enhver dissipative kræfter, forbliver konstant.
Skabelon: Bogstav B
Løsning:
Lad os se på alternativerne:
Det) FALSK - i nærvær af dissipative kræfter falder den mekaniske energi.
B) ÆGTE
ç) FALSK - hvis der er en stigning i kinetisk energi, skal den potentielle energi falde, så den mekaniske energi forbliver konstant.
d) FALSK - kinetisk energi er den del af mekanisk energi, der er relateret til bevægelse.
og) FALSK - i dette tilfælde vil den kinetiske energi falde på grund af dissipative kræfter.
Af Rafael Hellerbrock
Fysiklærer
