DET bevarelsegiverenergimekanik er en af lovene i mekanik, der stammer fra principibevarelsegiverenergi. I henhold til loven om bevarelse af mekanisk energi, når ingen dissipativ kraft virker på en krop, al dens energi relateret til bevægelse holdes konstant. Dette svarer til at sige, at kinetisk energi og energipotentiel af kroppen ændrer sig aldrig.
At forstå loven om bevarelse af mekanisk energi er afgørende for at løse et stort antal Fysiske situationer, der nærmer sig ideelle situationer, så dette er et af de mest efterspurgte spørgsmål inden for området giver Mekanik i fjendtlige tests.
Se også: Trækkraft - forstå dette andet fysiske koncept studeret af mekanik
Hvad er mekanisk energibesparelse?
DET bevarelsegiverenergimekanik fastslår, at al den energi, der er relateret til kroppens bevægelse, holdes konstant, når ingen dissipative kræfter, såsom friktion og trækkræfter, virker på den.
Når vi siger, at mekanisk energi er bevaret, betyder det, at summen af energikinetik med potentiel energi
er den samme til enhver tid og i enhver position. Med andre ord omdannes ingen del af et systems mekaniske energi til andre former for energi, såsom Termisk energi.I betragtning af ovenstående i henhold til lov om bevarelse af mekanisk energii et ikke-dissipativt system kan vi sige, at de mekaniske energier i to forskellige positioner er ens.
OGM - mekanisk energi
OGÇ - kinetisk energi
OGP - potentiel energi
For at vi bedre kan forstå begrebet bevarelse af mekanisk energi, er det nødvendigt at vide, hvad det er energikinetik og energipotentiel, så vi vil kort forklare hvert af disse begreber i de følgende emner.
Kinetisk energi
DET energikinetik er energien indeholdt i enhver krop, der har en mængde bevægelse ikke nul, dvs. så længe kroppen har det pasta og hastighed, vil det være udstyret med en vis mængde kinetisk energi.
DET energikinetik er skalar storhed hvis enhed i henhold til ssystem jegInternationale enheder, og joule (J). Den kinetiske energiformel siger, at denne energi er lig med produktet af pasta (m) og firkantgiverhastighed (v²) divideret med 2.
m - pasta
v - hastighed
OGÇ - kinetisk energi
For at lære mere om denne form for energi, besøg vores specifikke artikel: Kinetisk energi.
Potentiel energi
DET energipotentiel det er en form for energi, der kan lagres, og som afhænger direkte af position hvor en krop er i forhold til et eller andet felt af styrke, såsom tyngdefelt, elektrisk felt og magnetfelt.
DET energipotentiel kan kun akkumuleres i et legeme, når det er underlagt a styrkekonservativ, det vil sige en kraft, der altid anvender den samme mængde energi på en krop, uanset hvilken vej der er taget.
Et eksempel på konservativ magt er styrke Vægt: hvis et legeme løftes mod virkningen af kraftvægten fra jorden til en bestemt højde, uanset bane rejst af denne krop, vil den potentielle energiforøgelse udelukkende afhænge af forskellen mellem de to højder.
Når det kommer til øvelser om konservering af mekanisk energi, er der to mere almindelige typer potentiel energi: a gravitationel potentiel energi og elastisk potentiel energi. Gravitationspotentiel energi er energiformen i forhold til kroppens højde i forhold til jorden. Det afhænger af kropsmassen, af tyngdekraftsacceleration på plads og i højden
g - tyngdekraft (m / s²)
H - højde (m)
DETelastisk potentiel energier den, der er relateret til deformation af et eller andet objekt, som et elastik. For at beregne det tager man højde for, hvor meget objektet var deform (x) såvel som konstantelastisk af dette objekt (k), målt i Newtonomundergrundsbane. Hvis et objekt har en elastisk konstant på 800 N / m, dette indikerer, at dette objekt påvirkes af en kraft på 800 N. for at blive deformeret med en meter. Formlen, der bruges til at beregne den elastiske potentielle energi, er som følger:
For at lære mere om denne form for energi, besøg vores specifikke artikel: Energi potentiel.
mekanisk energi
DET mekanisk energi og summen af kinetiske og potentielle energier. Med andre ord er det al energi, der er relateret til bevægelsen af en krop. Formlen for mekanisk energi er som følger:
Mekanisk energibesparelsesformel
Formlen til konservering af mekanisk energi er sådan, at summen af kinetisk energi og potentiel energi er lig for ethvert punkt i et mekanisk system, hvor ingen dissipative kræfter virker.
OGCi og erCf -endelig og indledende kinetisk energi
OGCi og erFederal Police -endelig og indledende kinetisk energi
Selvom ovenstående formel er generel og kan anvendes i alle tilfælde, hvor mekanisk energi hvis det er bevaret, er det nødvendigt at understrege, at hvert tilfælde kan præsentere en anden form for energi potentiel. Således er løsning af øvelser den bedste måde at forstå de forskellige tilfælde på.
Læs også:Frit fald - forstå bedre denne bevægelse, hvor der ikke er nogen friktionskraft
Løste øvelser om bevarelse af mekanisk energi
Spørgsmål 1 - Et legeme med en masse m = 2,0 kg hviler mod en fjeder med en elastisk konstant lig med 5000 N / m, komprimeret med 2 cm (0,02 m). Forsømmelse af de spredende kræfter og på baggrund af figuren skal du bestemme den højde, som kroppen når, efter at foråret er frigivet, og markere det rigtige alternativ.
(Data: g = 10 m / s²)
a) 4 cm
b) 10 cm
c) 5 cm
d) 20 cm
e) 2 cm
Skabelon: bogstav C.
Løsning:
For at løse øvelsen er det nødvendigt at anvende loven om bevarelse af mekanisk energi. I denne forstand ser vi, at den oprindelige mekaniske energi er rent elastisk potentiale, og den endelige mekaniske energi er rent tyngdepotentiale. På denne måde skal vi foretage følgende beregning:
Baseret på den udviklede beregning finder vi, at kroppen stiger til en maksimal højde på 5 cm, så det rigtige alternativ er bogstavet C.
Spørgsmål 2 - En krop frigøres fra resten af en rampe i en højde af 4 m. Bestem den hastighed, hvorpå kroppen vil være, når den er 2 m over jorden, og angiv det rigtige alternativ.
a) 2√10 m / s
b) 20 m / s
c) 4√10 m / s
d) 2√5 m / s
e) 3√2 m / s
Skabelon: bogstav a.
Løsning:
Vi skal anvende loven om bevarelse af mekanisk energi på de højeste punkter og på højdepunktet lig med 2 m. For at gøre dette korrekt skal vi huske, at kroppen på det højeste punkt var i ro, så al dens mekaniske energi blev udtrykt i form af tyngdepotentialenergi. På det punkt, hvor højden er lig med 2 m, er der så meget energipotentieltyngdekrafthvor megetenergikinetik. Bemærk beregningen i følgende figur:
I slutningen af ovenstående beregning, da vi beregnet kvadratroden på 40, indregnede vi tallet, så resultatet gav 2√10, så det rigtige alternativ er bogstavet A.
Af Rafael Hellerbrock
Fysiklærer
Kilde: Brasilien skole - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/principio-conservacao-energia-mecanica.htm
