ΕνέργειαΜηχανική είναι φυσική ποσότητα αναρρίχηση, μετριέται σε joules, σύμφωνα με το ΣΙ. Είναι ισοδύναμο με το άθροισμα των κινητικών και πιθανών ενεργειών ενός φυσικού συστήματος. Στα συντηρητικά συστήματα, δηλαδή χωρίς τριβή, η μηχανική ενέργεια παραμένει σταθερή.
Δείτε επίσης:Ηλεκτροστατική: τι είναι ηλεκτρικό φορτίο, ηλεκτροδότηση, στατική και άλλες έννοιες
Εισαγωγή στη Μηχανική Ενέργεια
Όταν ένα σωματίδιο με μάζα κινήσειςελευθερώς στο διάστημα, στα σίγουρα ταχύτητα και χωρίς να υποφέρουμε τη δράση του δύναμη μερικοί, λέμε ότι μεταφέρει μαζί του μια ποσότητα καθαρή ενέργειακινητική. Ωστόσο, εάν αυτό το σωματίδιο αρχίζει να υφίσταται κάποιο είδος αλληλεπίδρασης (βαρυτική, ηλεκτρικός, μαγνητικό ή ελαστικό, για παράδειγμα), λέμε ότι έχει επίσης ένα ενέργειαδυνητικός.
Η πιθανή ενέργεια είναι επομένως μια μορφή ενέργειας που μπορεί να αποθηκευτεί ή να αποθηκευτεί. ενώ η κινητική ενέργεια είναι αυτή σε σχέση με την ταχύτητα του σωματιδίου.
Τώρα που έχουμε καθορίσει τις έννοιες της κινητικής ενέργειας και της δυνητικής ενέργειας, μπορούμε να καταλάβουμε με μεγαλύτερη σαφήνεια τι αφορά η μηχανική ενέργεια: Είναι το σύνολο της ενέργειας που σχετίζεται με την κατάσταση της κίνησης ενός σώματος.
Δείτε επίσης: Στοιχεία, τύποι και κύριες έννοιες που σχετίζονται με ηλεκτρικά κυκλώματα
Μηχανικές μορφές ενέργειας
Ο τύπος του ενέργειακινητική, που σχετίζεται με ζυμαρικά (m) και το ταχύτητα (v) του σώματος, αυτό είναι, ελέγξτε:
ΚΑΙΝΤΟ - κινητική ενέργεια
Μ - ζυμαρικά
β - ταχύτητα
Π - ποσότητα κίνησης
Ο ενέργειαδυνητικός, με τη σειρά του, υπάρχει σε διάφορες μορφές. Οι πιο συνηθισμένες, ωστόσο, είναι βαρυτικές και ελαστικές πιθανές ενέργειες, των οποίων οι τύποι παρουσιάζονται παρακάτω:
κ - ελαστική σταθερά (N / m)
Χ - παραμόρφωση
Ενώ το βαρυτική δυνητική ενέργεια, όπως υποδηλώνει το όνομά του, σχετίζεται με την τοπική βαρύτητα και το ύψος στο οποίο ένα σώμα είναι σε σχέση με το έδαφος, το ενέργειαδυνητικόςελαστικό προκύπτει όταν κάποιο ελαστικό σώμα παραμορφώνεται, όπως όταν τεντώνουμε μια λαστιχένια ταινία.
Σε αυτό το παράδειγμα, όλη η πιθανή ενέργεια «αποθηκεύεται» στη λαστιχένια ζώνη και μπορεί να προσεγγιστεί αργότερα. Για να το κάνετε αυτό, απλώς απελευθερώστε τη λωρίδα έτσι ώστε όλη η ελαστική δυναμική ενέργεια να μετατραπεί σε κινητική ενέργεια.
Καλείται το άθροισμα αυτών των δύο μορφών ενέργειας - κινητική και δυναμικό - μηχανική ενέργεια:
ΚΑΙΜ - μηχανική ενέργεια
ΚΑΙΝΤΟ - κινητική ενέργεια
ΚΑΙΠ - δυναμική ενέργεια
Εξοικονόμηση μηχανικής ενέργειας
Ο διατήρηση ενέργειας είναι μία από τις αρχές του η φυσικη. Σύμφωνα με τον ίδιο, η συνολική ποσότητα ενέργειας σε ένα σύστημα πρέπει να διατηρηθεί. Με άλλα λόγια, το η ενέργεια δεν χάνεται ποτέήδημιουργήθηκεαλλά μάλλον μετατράπηκε σε διαφορετικές μορφές.
Φυσικά, το αρχή της διατήρησης της μηχανικής ενέργειας προέρχεται από την αρχή της εξοικονόμησης ενέργειας. Λέμε ότι η μηχανική ενέργεια διατηρείται όταν δεν υπάρχουνδιασκεδαστικές δυνάμεις, όπως τριβή ή έλξη αέρα, ικανή να τον μετατρέψει σε άλλες μορφές ενέργειας, όπως θερμικός.
ολοκλήρωση παραγγελίας παραδείγματα:
Όταν ένα βαρύ κιβώτιο γλιστρά πάνω από μια ράμπα τριβής, μέρος του Η κινητική ενέργεια του κουτιού διαχέεταικαι στη συνέχεια η διασύνδεση μεταξύ του κουτιού και της ράμπας υποφέρει λίγο αύξηση του θερμοκρασία: Είναι σαν η κινητική ενέργεια του κουτιού να μεταφέρεται στα άτομα της διεπαφής, προκαλώντας ταλαντώσεις όλο και περισσότερο. Το ίδιο συμβαίνει όταν πατάμε το φρένο ενός αυτοκινήτου: ο δίσκος φρένων γίνεται πιο ζεστός και πιο ζεστός, μέχρι το αυτοκίνητο να σταματήσει εντελώς.
Δείτε επίσης:Τι είναι η δύναμη τριβής; Δείτε τον χάρτη μυαλού μας
Σε ένα ιδανική κατάσταση, όπου η κίνηση συμβαίνει χωρίς τη δράση οποιωνδήποτε δυνάμεων, η μηχανική ενέργεια θα διατηρηθεί. Φανταστείτε μια κατάσταση όπου ένα σώμα περιστρέφεται ελεύθερα χωρίς τριβή με τον αέρα. Σε αυτήν την περίπτωση, δύο σημεία Α και Β, σε σχέση με τη θέση του εκκρεμούς, ακολουθούν αυτήν τη σχέση:
ΚΑΙΚΑΚΟ - Μηχανική ενέργεια στο σημείο Α
ΚΑΙΜΒ - Μηχανική ενέργεια στο σημείο Β
ΚΑΙΕΔΩ - Κινητική ενέργεια στο σημείο Α
ΚΑΙΚΒ - Κινητική ενέργεια στο σημείο Β
ΚΑΙΤΗΓΑΝΙ - Δυνητική ενέργεια στο σημείο Α
ΚΑΙΡΒ - Δυνητική ενέργεια στο σημείο Β
Λαμβάνοντας υπόψη δύο θέσεις ενός ιδανικού, χωρίς τριβή φυσικού συστήματος, η μηχανική ενέργεια στο σημείο Α και η μηχανική ενέργεια στο σημείο Β θα είναι ίσες σε μέγεθος. Ωστόσο, είναι πιθανό, σε διαφορετικά μέρη αυτού του συστήματος, οι κινητικές και πιθανές ενέργειες να αλλάξουν τη μέτρηση έτσι ώστε το άθροισμά τους να παραμείνει το ίδιο.
Δείτε επίσης: 1ος, 2ος και 3ος νόμος του Νεύτωνα - Εισαγωγή, χάρτης μυαλού και ασκήσεις
Ασκήσεις μηχανικής ενέργειας
Ερώτηση 1) Ένα φορτηγό 1500 κιλών ταξιδεύει στα 10 m / s πάνω από μια οδογέφυρα 10 m, χτισμένη πάνω από μια πολυσύχναστη λεωφόρο. Προσδιορίστε το μέτρο της μηχανικής ενέργειας του οχήματος σε σχέση με τη λεωφόρο.
Δεδομένα: g = 10 m / s²
α) 1.25.104 Ι
β) 7,25.105 Ι
γ) 1,5105 Ι
δ) 2.25.105 Ι
ε) 9.3.103 Ι
Πρότυπο: Γράμμα Δ
Ανάλυση:
Για τον υπολογισμό της μηχανικής ενέργειας του φορτηγού, θα προσθέσουμε την κινητική ενέργεια με τη δυναμική ενέργεια βαρύτητας, παρατηρώντας:
Με βάση τον παραπάνω υπολογισμό, διαπιστώσαμε ότι η μηχανική ενέργεια αυτού του φορτηγού σε σχέση με το δάπεδο της λεωφόρου είναι ίση με 2.25.105 J, επομένως, η σωστή απάντηση είναι το γράμμα d.
Ερώτηση 2) Μια δεξαμενή κυβικού νερού, 10.000 λίτρα, γεμίζει στο μισό του συνολικού όγκου της και τοποθετείται 15 μέτρα πάνω από το έδαφος. Προσδιορίστε τη μηχανική ενέργεια αυτής της δεξαμενής νερού.
α) 7.5.105 Ι
β) 1.5.105 Ι
γ) 1.5.106 Ι
δ) 7.5.103 Ι
ε) 5.0.102 Ι
Πρότυπο: Γράμμα Α
Ανάλυση:
Μόλις γεμίσει η δεξαμενή νερού στο ήμισυ του όγκου της και γνωρίζοντας ότι 1 λίτρο νερού αντιστοιχεί σε μάζα 1 kg, θα υπολογίσουμε τη μηχανική ενέργεια της δεξαμενής νερού. Επομένως, είναι σημαντικό να συνειδητοποιήσουμε ότι, όταν είναι σε ηρεμία, η κινητική ενέργεια του σώματος είναι ίση με το 0 και συνεπώς η μηχανική του ενέργεια θα είναι ίση με τη δυνητική του ενέργεια.
Σύμφωνα με το ληφθέν αποτέλεσμα, η σωστή εναλλακτική λύση είναι η γράμμα Α.
Ερώτηση 3) Όσον αφορά τη μηχανική ενέργεια ενός συντηρητικού συστήματος, απαλλαγμένο από δυνάμεις διάχυσης, ελέγξτε την εναλλακτική σωστός:
α) Σε περίπτωση τριβής, ή άλλων δυνάμεων διάχυσης, αυξάνεται η μηχανική ενέργεια ενός κινούμενου σώματος.
β) Η μηχανική ενέργεια ενός σώματος που κινείται απαλλαγμένη από τη δράση οποιωνδήποτε διασκεδαστικών δυνάμεων παραμένει σταθερή.
γ) Για να παραμείνει σταθερή η μηχανική ενέργεια ενός σώματος, είναι απαραίτητο, όταν υπάρχει αύξηση της κινητικής ενέργειας, να υπάρχει επίσης αύξηση της πιθανής ενέργειας.
δ) Δυνητική ενέργεια είναι το μέρος της μηχανικής ενέργειας που σχετίζεται με την ταχύτητα με την οποία κινείται το σώμα.
ε) Η κινητική ενέργεια ενός σώματος που κινείται απαλλαγμένη από τη δράση οποιωνδήποτε διασκεδαστικών δυνάμεων παραμένει σταθερή.
Πρότυπο: Γράμμα Β
Ανάλυση:
Ας δούμε τις εναλλακτικές λύσεις:
Ο) ΛΑΘΟΣ - παρουσία δυνάμεων διάχυσης, η μηχανική ενέργεια μειώνεται.
ΣΙ) ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΟΣ
ντο) ΛΑΘΟΣ - Εάν υπάρχει αύξηση της κινητικής ενέργειας, η πιθανή ενέργεια πρέπει να μειωθεί, έτσι ώστε η μηχανική ενέργεια να παραμένει σταθερή.
ρε) ΛΑΘΟΣ - η κινητική ενέργεια είναι το μέρος της μηχανικής ενέργειας που σχετίζεται με την κίνηση.
και) ΛΑΘΟΣ - Σε αυτήν την περίπτωση, η κινητική ενέργεια θα μειωθεί λόγω των διαλυτικών δυνάμεων.
Από τον Rafael Hellerbrock
Καθηγητής φυσικής
Πηγή: Σχολείο της Βραζιλίας - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/energia-mecanica.htm
