DAS ErhaltunggibtEnergieMechanik ist eines der Gesetze der Mechanik, die von PrinzipimErhaltunggibtEnergie. Nach dem Gesetz der Erhaltung der mechanischen Energie, wenn keine dissipative Kraft auf einen Körper einwirkt, wird seine gesamte mit der Bewegung verbundene Energie konstant gehalten. Dies ist gleichbedeutend mit der Aussage, dass die kinetische Energie und der EnergiePotenzial des Körpers ändern sich nie.
Das Verständnis des Erhaltungssatzes der mechanischen Energie ist für die Lösung einer großen Zahl von Physikalische Situationen, die sich idealen Situationen nähern, daher ist dies eines der am meisten nachgefragten Themen auf dem Gebiet gibt Mechanik in Enem-Tests.
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Was ist mechanische Energieerhaltung?
DAS ErhaltunggibtEnergieMechanik besagt, dass die gesamte mit der Bewegung eines Körpers verbundene Energie konstant gehalten wird, wenn keine dissipativen Kräfte wie Reibungs- und Widerstandskräfte auf ihn einwirken.
Wenn wir sagen, dass mechanische Energie konserviert, dies bedeutet, dass die Summe der EnergieKinetik mit dem potenzielle Energieist immer und in jeder Position gleich. Mit anderen Worten, kein Teil der mechanischen Energie eines Systems wird in andere Energieformen umgewandelt, wie z Wärmeenergie.
Angesichts des oben Gesagten gemäß Gesetz der Erhaltung der mechanischen Energie, in einem nicht dissipativen System können wir sagen, dass die mechanischen Energien in zwei verschiedenen Positionen gleich sind.
UNDM - mechanische Energie
UNDÇ - kinetische Energie
UNDP - potenzielle Energie
Um das Konzept der Erhaltung der mechanischen Energie besser zu verstehen, ist es notwendig zu wissen, was es ist EnergieKinetik und EnergiePotenzial, Daher werden wir jedes dieser Konzepte in den folgenden Themen kurz erläutern.
Kinetische Energie
DAS EnergieKinetik ist die Energie, die in einem Körper enthalten ist, der a. hat Menge an Bewegung nicht null, das heißt, solange der Körper hat Pasta und Geschwindigkeit, wird es mit einer bestimmten Menge an kinetischer Energie ausgestattet.
DAS EnergieKinetik ist skalare Größe deren Einheit nach dem soSystem ichInternationale Einheiten, und der Joule (J). Die kinetische Energieformel besagt, dass diese Energie gleich dem Produkt der Pasta (m) und die QuadratgibtGeschwindigkeit (v²) geteilt durch 2.
ich - Pasta
v - Geschwindigkeit
UNDÇ - kinetische Energie
Um mehr über diese Energieform zu erfahren, besuchen Sie unseren spezifischen Artikel: Kinetische Energie.
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Potenzielle Energie
DAS EnergiePotenzial Es ist eine Energieform, die gespeichert werden kann und die direkt von der Position wo ein Körper in Beziehung zu einem Feld von steht Stärke, so wie die Schwerkraftfeld, elektrisches Feld und Magnetfeld.
DAS EnergiePotenzial kann nur in einem Körper akkumuliert werden, wenn er der Wirkung von a. unterliegt Stärkekonservativ, d. h. eine Kraft, die unabhängig vom eingeschlagenen Weg immer die gleiche Energiemenge auf einen Körper ausübt.
Ein Beispiel für konservative Kraft ist die Stärke Gewicht: wenn ein Körper gegen die Wirkung der Gewichtskraft vom Boden bis zu einer bestimmten Höhe angehoben wird, unabhängig von der Flugbahn, die dieser Körper zurücklegt, hängt der potentielle Energiegewinn ausschließlich von der Differenz zwischen den beiden ab Höhen.
Bei den Übungen zur Erhaltung mechanischer Energie gibt es zwei weitere gebräuchliche Arten von potentieller Energie: a potentielle Gravitationsenergie und der elastische potentielle Energie. Die potentielle Gravitationsenergie ist die Energieform relativ zur Höhe eines Körpers relativ zum Boden. Es hängt von der Körpermasse ab, von der Schwerkraftbeschleunigung an Ort und Stelle und in der Höhe
G – Schwerkraft (m/s²)
H – Höhe (m)
DASelastische potentielle Energieist die verwandt mit Verformung von einem Gegenstand, wie einem Gummiband. Um es zu berechnen, berücksichtigt man, wie viel das Objekt war deformiert (x) sowie die Konstanteelastisch dieses Objekts (k), gemessen in NewtonproU-Bahn. Wenn ein Objekt eine elastische Konstante von hat 800 N/m, zeigt dies an, dass dieses Objekt, um sich um einen Meter zu verformen, mit einer Kraft von 800 N beaufschlagt wird. Die Formel zur Berechnung der elastischen potentiellen Energie lautet wie folgt:
Um mehr über diese Energieform zu erfahren, besuchen Sie unseren spezifischen Artikel: Energie Potenzial.
mechanische Energie
DAS mechanische Energie und der Summe aus kinetischer und potentieller Energie. Mit anderen Worten, es ist die gesamte Energie, die mit der Bewegung eines Körpers zusammenhängt. Die Formel für die mechanische Energie lautet wie folgt:
Mechanische Energieerhaltungsformel
Die Formel für die Erhaltung der mechanischen Energie lautet, dass die Summe aus kinetischer Energie und potentieller Energie für alle Punkte in einem mechanischen System gleich ist, an denen keine dissipativen Kräfte wirken.
UNDCi und istVgl. -endgültige und anfängliche kinetische Energie
UNDCi und istBundespolizei -endgültige und anfängliche kinetische Energie
Obwohl die obige Formel allgemein ist und überall dort angewendet werden kann, wo mechanische Energie wenn konserviert, muss betont werden, dass jeder Fall eine andere Energieform aufweisen kann Potenzial. Daher ist das Lösen von Übungen der beste Weg, um die verschiedenen Fälle zu verstehen.
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Gelöste Übungen zur Erhaltung mechanischer Energie
Frage 1 - Ein Körper mit der Masse m = 2,0 kg ruht auf einer Feder mit einer Elastizitätskonstante von 5000 N/m, gestaucht um 2 cm (0,02 m). Bestimmen Sie unter Vernachlässigung der dissipativen Kräfte anhand der Abbildung die Höhe, die der Körper nach dem Lösen der Feder erreicht und markieren Sie die richtige Alternative.
(Daten: g = 10 m/s²)
a) 4 cm²
b) 10 cm
c) 5 cm²
d) 20 cm²
e) 2 cm²
Feedback: Buchstabe C.
Auflösung:
Um die Aufgabe zu lösen, ist es notwendig, das Gesetz der Erhaltung der mechanischen Energie anzuwenden. In diesem Sinne sehen wir, dass die anfängliche mechanische Energie ein rein elastisches Potenzial ist und die letzte mechanische Energie ein reines Gravitationspotenzial ist. Auf diese Weise müssen wir folgende Berechnung durchführen:
Basierend auf der entwickelten Berechnung stellen wir fest, dass der Körper eine maximale Höhe von 5 cm erreicht, daher ist die richtige Alternative der Buchstabe C.
Frage 2 - Eine Leiche wird in 4 m Höhe vom Rest einer Rampe gelöst. Bestimmen Sie die Geschwindigkeit, mit der sich der Körper in 2 m Höhe über dem Boden befindet, und geben Sie die richtige Alternative an.
a) 2√10 m/s
b) 20 m/s
c) 4√10 m/s
d) 2√5 m/s
e) 3√2 m/s
Feedback: Buchstabe a.
Auflösung:
Wir müssen das Gesetz der Erhaltung der mechanischen Energie an den höchsten Punkten und am Punkt der Höhe von 2 m anwenden. Um dies richtig zu machen, müssen wir uns daran erinnern, dass der Körper am höchsten Punkt in Ruhe war, also wurde seine gesamte mechanische Energie in Form der potentiellen Gravitationsenergie ausgedrückt. An der Stelle, an der die Höhe 2 m beträgt, gibt es so viel EnergiePotenzialGravitationwie vielEnergieKinetik. Beachten Sie die Berechnung in der folgenden Abbildung:
Am Ende der obigen Berechnung, als wir die Quadratwurzel von 40 berechnet haben, haben wir die Zahl so faktorisiert, dass das Ergebnis 2√10 ergab, also ist die richtige Alternative der Buchstabe A.
Von Rafael Hellerbrock
Physik Lehrer
