EnergieMechanik ist physikalische Größe steigen, gemessen in Joule, nach SI. Es ist die Summe der kinetischen und potentiellen Energien eines physikalischen Systems. In konservativen Systemen, also ohne Reibung, bleibt die mechanische Energie konstant.
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Einführung in die mechanische Energie
Wenn ein Teilchen mit Masse bewegt sichfrei durch den Weltraum, sicher Geschwindigkeit und ohne die Wirkung von zu erleiden Stärke einige sagen wir, dass es eine Menge von mit sich bringt pure EnergieKinetik. Wenn dieses Teilchen jedoch beginnt eine Art von Interaktion zu durchlaufen (Schwerkraft, elektrisch, magnetisch oder elastisch), sagen wir, dass es auch a it EnergiePotenzial.
Potentielle Energie ist daher eine Energieform, die gespeichert oder gespeichert werden kann; während die kinetische Energie die relativ zur Geschwindigkeit des Teilchens ist.
Nachdem wir nun die Konzepte der kinetischen Energie und der potentiellen Energie definiert haben, können wir klarer verstehen, worum es bei mechanischer Energie geht: es ist die Gesamtheit der Energie, die sich auf den Bewegungszustand eines Körpers bezieht.
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Mechanische Energieformeln
Die Formel von EnergieKinetik, das sich auf bezieht Pasta (m) und die Geschwindigkeit (v) des Körpers, das ist es, prüfe:
UNDÇ - kinetische Energie
ich - Pasta
v - Geschwindigkeit
P – Bewegungsumfang
DAS EnergiePotenzial, es existiert wiederum in verschiedenen Formen. Am gebräuchlichsten sind jedoch gravitative und elastische potentielle Energien, deren Formeln unten aufgeführt sind:
k – elastische Konstante (N/m)
x – Verformung
Während potentielle Gravitationsenergie, wie der Name schon sagt, bezieht sich auf die lokale Schwerkraft und die Höhe, in der sich ein Körper im Verhältnis zum Boden befindet, die EnergiePotenzialelastisch es entsteht, wenn ein elastischer Körper verformt wird, wie wenn wir ein Gummiband dehnen.
In diesem Beispiel ist die gesamte potentielle Energie im Gummiband „gespeichert“ und kann später abgerufen werden. Dazu einfach den Streifen loslassen, damit die gesamte elastische potentielle Energie in kinetische Energie umgewandelt wird.
Die Summe dieser beiden Energieformen – kinetisch und potentiell – heißt mechanische Energie:
UNDM - mechanische Energie
UNDÇ - kinetische Energie
UNDP - potenzielle Energie
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Erhaltung der mechanischen Energie
DAS Energieeinsparung ist eines der Prinzipien von Physik. Ihm zufolge muss die gesamte Energiemenge in einem System erhalten bleiben. Mit anderen Worten, die Energie geht nie verlorenodererstellt, sondern in verschiedene Formen umgewandelt.
Natürlich ist die Prinzip der Erhaltung der mechanischen Energie ergibt sich aus dem Energieerhaltungssatz. Wir sagen, dass die mechanische Energie erhalten bleibt wenn es keine gibtdissipative Kräfte, wie Reibung oder Luftwiderstand, die in der Lage ist, diese in andere Energieformen umzuwandeln, wie z Thermal-.
Auschecken Beispiele:
Wenn eine schwere Kiste über eine Reibungsrampe gleitet, wird ein Teil der kinetische Energie der Box wird abgebaut, und dann leidet die Schnittstelle zwischen Box und Rampe ein wenig Anstieg von Temperatur: Es ist, als ob die kinetische Energie der Box auf die Atome an der Grenzfläche übertragen würde, wodurch diese immer stärker schwingen. Das gleiche passiert, wenn wir auf die Bremse eines Autos treten: Die Bremsscheibe wird immer heißer, bis das Auto zum Stillstand kommt.
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In einem Idealsituation, wobei Bewegung erfolgt ohne Einwirkung von dissipativen Kräften, mechanische Energie bleibt erhalten. Stellen Sie sich eine Situation vor, in der ein Körper ohne Reibung mit der Luft frei schwingt. In dieser Situation folgen zwei Punkte A und B, bezogen auf die Position des Pendels, dieser Beziehung:
UNDSCHLECHT – Mechanische Energie am Punkt A
UNDMB – Mechanische Energie am Punkt B
UNDHIER – Kinetische Energie am Punkt A
UNDCB – Kinetische Energie am Punkt B
UNDPFANNE – Potentielle Energie am Punkt A
UNDPB – Potentielle Energie am Punkt B
Bei zwei Positionen eines idealen, reibungsfreien physikalischen Systems sind die mechanische Energie am Punkt A und die mechanische Energie am Punkt B gleich groß. Es ist jedoch möglich, dass in verschiedenen Teilen dieses Systems die kinetischen und potentiellen Energien die Messung ändern, so dass ihre Summe gleich bleibt.
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Übungen zur mechanischen Energie
Frage 1) Ein 1500 kg schwerer LKW fährt mit 10 m/s über ein 10 m langes Viadukt, das über einer belebten Allee gebaut wurde. Bestimmen Sie den Modul der mechanischen Energie des Lastkraftwagens in Bezug auf die Allee.
Daten: 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
Vorlage: Buchstabe D
Auflösung:
Um die mechanische Energie des Lastwagens zu berechnen, addieren wir die kinetische Energie mit der potentiellen Gravitationsenergie, beachten Sie:
Basierend auf der obigen Berechnung haben wir festgestellt, dass die mechanische Energie dieses Lastwagens in Bezug auf den Boden der Allee 2,25,10. beträgt5 J, daher ist die richtige Antwort der Buchstabe d.
Frage 2) Ein kubischer Wassertank von 10.000 l ist zur Hälfte gefüllt und 15 m über dem Boden positioniert. Bestimmen Sie die mechanische Energie dieses Wassertanks.
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
Vorlage: Buchstabe a
Auflösung:
Sobald der Wassertank zur Hälfte gefüllt ist und 1 l Wasser einer Masse von 1 kg entspricht, berechnen wir die mechanische Energie des Wassertanks. Daher ist es wichtig zu erkennen, dass die kinetische Energie des Körpers im Ruhezustand gleich 0 ist und daher seine mechanische Energie gleich seiner potentiellen Energie ist.
Nach dem erhaltenen Ergebnis ist die richtige Alternative die Buchstabe a.
Frage 3) Bezüglich der mechanischen Energie eines konservativen Systems, das frei von dissipativen Kräften ist, prüfen Sie die Alternative richtig:
a) Bei Reibung oder anderen dissipativen Kräften erhöht sich die mechanische Energie eines bewegten Körpers.
b) Die mechanische Energie eines Körpers, der sich frei von dissipativen Kräften bewegt, bleibt konstant.
c) Damit die mechanische Energie eines Körpers konstant bleibt, ist es notwendig, dass bei Zunahme der kinetischen Energie auch die potentielle Energie zunimmt.
d) Die potentielle Energie ist der Teil der mechanischen Energie, der sich auf die Geschwindigkeit bezieht, mit der sich der Körper bewegt.
e) Die kinetische Energie eines Körpers, der sich frei von dissipativen Kräften bewegt, bleibt konstant.
Vorlage: Buchstabe b
Auflösung:
Schauen wir uns die Alternativen an:
Das) FALSCH - bei dissipativen Kräften nimmt die mechanische Energie ab.
B) REAL
ç) FALSCH - nimmt die kinetische Energie zu, muss die potentielle Energie abnehmen, damit die mechanische Energie konstant bleibt.
d) FALSCH - kinetische Energie ist der Teil der mechanischen Energie, der mit der Bewegung verbunden ist.
und) FALSCH - In diesem Fall nimmt die kinetische Energie aufgrund von dissipativen Kräften ab.
Von Rafael Hellerbrock
Physik Lehrer
