Energiamekaniikka On fyysinen määrä kiivetä, mitattuna jouleina SI. Se on fyysisen järjestelmän kineettisten ja potentiaalienergioiden summa. Konservatiivisissa järjestelmissä, toisin sanoen ilman kitka, mekaaninen energia pysyy vakiona.
Katso myös:Sähköstaattisuus: mikä on sähkövaraus, sähköistys, staattinen ja muut käsitteet
Johdanto mekaaniseen energiaan
Kun hiukkasen massa liikkuuvapaasti Avaruuden kautta, varmasti nopeus ja kärsimättä vahvuus jotkut, sanomme, että sillä on mukanaan määrä puhdasta energiaakinetiikka. Kuitenkin, jos tämä hiukkanen alkaa käydä jonkinlaista vuorovaikutusta (painovoimainen, sähköinen, esimerkiksi magneettinen tai joustava), sanomme, että sillä on myös a energiaapotentiaalia.
Potentiaalinen energia on siis eräänlainen energia, jota voidaan varastoida tai tallentaa; kun taas kineettinen energia on suhteessa hiukkasen nopeuteen.
Nyt kun olemme määrittäneet kineettisen energian ja potentiaalienergian käsitteet, voimme ymmärtää selkeämmin, mitä mekaaninen energia tarkoittaa: se on kehon liikkumistilaan liittyvä energian kokonaisuus.
Katso myös: Sähköpiireihin liittyvät elementit, kaavat ja pääkäsitteet
Mekaaniset energiakaavat
Kaava energiaakinetiikka, joka liittyy pasta (m) ja nopeus (v) ruumiin, tämä on se, tarkista:
JAÇ - kineettinen energia
m - pasta
v - nopeus
P - liikkeen määrä
THE energiaapotentiaali, puolestaan se on olemassa eri muodoissa. Yleisimpiä ovat kuitenkin gravitaatio- ja elastiset potentiaalienergiat, joiden kaavat on esitetty alla:
k - elastinen vakio (N / m)
x - muodonmuutos
Samalla kun gravitaatiopotentiaalienergia, kuten nimestään käy ilmi, liittyy paikalliseen painovoimaan ja korkeuteen, jolla kappale on suhteessa maahan, energiaapotentiaaliajoustava se syntyy, kun jokin joustava runko muuttuu, kuten kun venytämme kuminauhaa.
Tässä esimerkissä kaikki potentiaalinen energia "varastoidaan" kuminauhaan ja siihen pääsee myöhemmin. Tee niin vapauttamalla liuska vain siten, että kaikki elastinen potentiaalienergia muuttuu kineettiseksi energiaksi.
Näiden kahden energiamuodon - kineettisen ja potentiaalisen - summaa kutsutaan mekaaninen energia:
JAM - mekaaninen energia
JAÇ - kineettinen energia
JAP - Mahdollinen energia
Älä lopeta nyt... Mainonnan jälkeen on enemmän;)
Mekaanisen energian säästäminen
THE energiansäästö on yksi fysiikka. Hänen mukaansa järjestelmän koko energiamäärä on säästettävä. Toisin sanoen energiaa ei koskaan menetetätailuotu, vaan muunnetaan eri muodoiksi.
Tietenkin mekaanisen energian säästämisen periaate johtuu energiansäästön periaatteesta. Sanomme, että mekaaninen energia on säilynyt kun niitä ei olehajauttavat voimat, kuten kitka tai ilmanvastus, joka kykenee muuttamaan sen muiksi energiamuodoiksi, kuten lämpö.
Tarkista esimerkkejä:
Kun raskas laatikko liukuu kitkarampin yli, osa laatikon kineettinen energia haihtuu, ja sitten laatikon ja rampin välinen rajapinta kärsii vähän kasvua lämpötila: Näyttää siltä, että laatikon kineettinen energia siirtyisi rajapinnan atomeihin, mikä saa heidät värähtelemään yhä enemmän. Sama tapahtuu, kun astumme auton jarrulle: jarrulevy kuumenee ja kuumenee, kunnes auto pysähtyy kokonaan.
Katso myös:Mikä on kitkavoima? Katso ajatuskarttamme
Jonkin sisällä ihanteellinen tilannejossa liike tapahtuu ilman minkään hajauttavien voimien vaikutusta, mekaaninen energia säästyy. Kuvittele tilanne, jossa keho heiluu vapaasti ilman kitkaa ilman kanssa. Tässä tilanteessa kaksi pistettä A ja B heilurin asemaan nähden seuraavat tätä suhdetta:
JAHUONO - Mekaaninen energia pisteessä A.
JAMB - Mekaaninen energia kohdassa B
JATÄSSÄ - Kineettinen energia pisteessä A.
JACB - Kineettinen energia pisteessä B
JAPANOROIDA - Potentiaalinen energia kohdassa A
JAPB - Potentiaalinen energia kohdassa B
Kun otetaan huomioon ihanteellisen, kitkattoman fyysisen järjestelmän kaksi asentoa, mekaaninen energia pisteessä A ja mekaaninen energia pisteessä B ovat yhtä suuret. On kuitenkin mahdollista, että tämän järjestelmän eri osissa liike- ja potentiaalienergiat muuttavat mittausta siten, että niiden summa pysyy samana.
Katso myös: Newtonin 1., 2. ja 3. laki - Johdanto, miellekartta ja harjoitukset
Mekaanisen energian harjoitukset
Kysymys 1) 1500 kg: n kuorma-auto kulkee nopeudella 10 m / s 10 m: n maasillalla, joka on rakennettu vilkkaan kadun yläpuolelle. Määritä trukin mekaanisen energian moduuli suhteessa katuun.
Tiedot: 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
Sapluuna: Kirjain D
Resoluutio:
Trukin mekaanisen energian laskemiseksi lisäämme kineettisen energian gravitaatiopotentiaalienergiaan, huomioi:
Yllä olevan laskelman perusteella havaitsimme, että tämän kuorma-auton mekaaninen energia suhteessa katukerroksen lattiaan on yhtä suuri kuin 2.25.105 J, siis oikea vastaus on kirjain d.
Kysymys 2) 10000 litran kuutioinen vesisäiliö on täytetty puoleen sen tilavuudesta ja sijoitettu 15 m maanpinnan yläpuolelle. Määritä tämän vesisäiliön mekaaninen energia.
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
Sapluuna: Kirjain a
Resoluutio:
Kun vesisäiliö on täytetty puoleen sen tilavuudesta ja tietäen, että 1 l vettä vastaa 1 kg: n massaa, laskemme vesisäiliön mekaanisen energian. Siksi on tärkeää ymmärtää, että levon aikana kehon liike-energia on yhtä suuri kuin 0, ja siksi sen mekaaninen energia on yhtä suuri kuin potentiaalinen energia.
Saadun tuloksen mukaan oikea vaihtoehto on kirjain a.
Kysymys 3) Tarkista vaihtoehto konservatiivisen järjestelmän mekaanisesta energiasta, jossa ei ole haihtuvia voimia oikea:
a) Kitkan tai muiden haihtuvien voimien läsnä ollessa liikkuvan kappaleen mekaaninen energia kasvaa.
b) Kehon mekaaninen energia, joka liikkuu vapaana hajauttavien voimien vaikutuksesta, pysyy vakiona.
c) Jotta ruumiin mekaaninen energia pysyisi vakiona, on välttämätöntä, että kun kineettinen energia lisääntyy, kasvaa myös potentiaalinen energia.
d) Potentiaalinen energia on mekaanisen energian osa, joka liittyy kehon liikkumisnopeuteen.
e) Kehon kineettinen energia, joka liikkuu vapaana hajauttavien voimien vaikutuksesta, pysyy vakiona.
Sapluuna: Kirjain B
Resoluutio:
Katsotaanpa vaihtoehtoja:
) VÄÄRÄ - hajauttavien voimien läsnä ollessa mekaaninen energia vähenee.
B) TODELLINEN
ç) VÄÄRÄ - jos liike-energia kasvaa, potentiaalienergian on vähennettävä, niin että mekaaninen energia pysyy vakiona.
d) VÄÄRÄ - kineettinen energia on mekaanisen energian osa, joka liittyy liikkeeseen.
ja) VÄÄRÄ - tässä tapauksessa kineettinen energia pienenee haihtuvien voimien vuoksi.
Kirjailija: Rafael Hellerbrock
Fysiikan opettaja
