Očuvanje mehaničke energije: što je to, vježbe

THE konzervacijadajeenergijemehanika je jedan od zakona mehanike koji proizlaze iz načeloukonzervacijadajeenergije. Prema zakonu o očuvanju mehaničke energije, kada ga nema rasipajuća sila djeluje na tijelo, sva njegova energija vezana za kretanje održava se konstantnom. To je ekvivalentno kazivanju da kinetička energija i energijepotencijal tijela nikad se ne mijenjaju.

Razumijevanje zakona očuvanja mehaničke energije bitno je za rješavanje velikog broja situacije iz fizike koje se približavaju idealnim situacijama, pa je ovo jedno od najtraženijih pitanja na terenu daje Mehanika u Enem testovima.

Pogledajte i: Vuča - shvatite ovaj drugi fizički koncept koji je proučavala Mehanika

Što je mehaničko očuvanje energije?

THE konzervacijadajeenergijemehanika navodi da se sva energija vezana za kretanje tijela održava konstantnom kada na nju ne djeluju sile rasipanja, poput sila trenja i vuče.

Kad kažemo da je mehanička energija konzervirano, to znači da je zbroj energijekinetika s potencijalna energija

je isto uvijek i u bilo kojem položaju. Drugim riječima, niti jedan dio mehaničke energije sustava ne pretvara se u druge oblike energije, kao što je Termalna energija.

S obzirom na gore navedeno, prema zakon očuvanja mehaničke energije, u ne-disipativnom sustavu, možemo reći da su mehaničke energije u dva različita položaja jednake.

I_M - mehanička energija

I_Ç - kinetička energija

I_Str - potencijalna energija

Da bismo bolje razumjeli koncept očuvanja mehaničke energije, potrebno je znati što je to energijekinetika i energijepotencijal, pa ćemo ukratko objasniti svaki od ovih pojmova u sljedećim temama.

Prema uštedi energije, mehanička energija automobila na slici je konstantna u svim točkama.

Kinetička energija

THE energijekinetika je energija sadržana u bilo kojem tijelu koje ima količina kretanja nije null, odnosno dok tijelo ima tjestenina i brzina, bit će obdaren određenom količinom kinetičke energije.

THE energijekinetika je skalarna veličina čija jedinica, prema ssustav JaMeđunarodne jedinice, i džul (J). Formula kinetičke energije kaže da je ta energija jednaka umnošku tjestenina (m) i kvadratdajebrzina (v²) podijeljeno s 2.

m - tjestenina

v - brzina

I_Ç - kinetička energija

Da biste saznali više o ovom obliku energije, posjetite naš specifični članak: Kinetička energija.

Ne zaustavljaj se sada... Ima još toga nakon oglašavanja;)

Potencijalna energija

THE energijepotencijal to je oblik energije koji se može pohraniti i koji izravno ovisi o položaj gdje je tijelo u odnosu na neko polje od snaga, kao gravitacijsko polje, električno polje i magnetsko polje.

THE energijepotencijal može se akumulirati u tijelu samo kada je podložno djelovanju a snagakonzervativni, odnosno sila koja na tijelo uvijek primjenjuje jednaku količinu energije, bez obzira na prolazni put.

Primjer konzervativne sile je snaga Težina: ako se tijelo podigne protiv djelovanja utega sile sa tla na određenu visinu, bez obzira na putanji koju je prešlo ovo tijelo, potencijalni dobitak energije ovisit će isključivo o razlici između njih visine.

Kada su u pitanju vježbe za očuvanje mehaničke energije, postoje još dvije uobičajene vrste potencijalne energije: a gravitacijska potencijalna energija i elastična potencijalna energija. Gravitacijska potencijalna energija oblik je energije u odnosu na visinu tijela u odnosu na tlo. Ovisi o tjelesnoj masi, o ubrzanje gravitacije na mjestu i u visini

g - gravitacija (m / s²)

H - visina (m)

THEelastična potencijalna energijaje onaj povezan sa deformacija nekog predmeta, poput gumene trake. Da bi se izračunao, uzima se u obzir koliki je bio objekt deformiran (x), kao i konstantnoelastičan ovog objekta (k), mjereno u newtonpopodzemna željeznica. Ako objekt ima elastičnu konstantu od 800 N / m, to ukazuje na to da, na deformiranje od jednog metra, na ovaj objekt djeluje sila od 800 N. Formula koja se koristi za izračunavanje elastične potencijalne energije je sljedeća:

Da biste saznali više o ovom obliku energije, posjetite naš specifični članak: Energija potencijal.

mehanička energija

THE mehanička energija i zbroj kinetičke i potencijalne energije. Drugim riječima, sva je energija povezana s kretanjem tijela. Formula za mehaničku energiju je sljedeća:

Formula za očuvanje mehaničke energije

Formula za očuvanje mehaničke energije takva je da je zbroj kinetičke energije i potencijalne energije jednak za sve točke u mehaničkom sustavu u kojima ne djeluju disipativne sile.

I_Ci i je_{Usp. -}konačna i početna kinetička energija

I_Ci i je_{Savezna policija -}konačna i početna kinetička energija

Iako je gornja formula općenita i može se primijeniti u svakom slučaju kada je mehanička energija ako se sačuva, potrebno je naglasiti da svaki slučaj može predstavljati drugačiji oblik energije potencijal. Stoga je rješavanje vježbi najbolji način za razumijevanje različitih slučajeva.

Pročitajte i vi:Slobodni pad - bolje razumite ovaj pokret tamo gdje nema sile trenja

Riješene vježbe o očuvanju mehaničke energije

Pitanje 1 - Tijelo mase m = 2,0 kg oslanja se na oprugu s elastičnom konstantom jednakom 5000 N / m, stlačenom za 2 cm (0,02 m). Zanemarujući rasipajuće sile i na temelju slike odredite visinu koju je tijelo postiglo nakon otpuštanja opruge i označite ispravnu alternativu.

(Podaci: g = 10 m / s²)

a) 4 cm

b) 10 cm

c) 5 cm

d) 20 cm

e) 2 cm

Predložak: slovo C.

Rješenje:

Za rješavanje vježbe potrebno je primijeniti zakon očuvanja mehaničke energije. U tom smislu vidimo da je početna mehanička energija čisto elastični potencijal, a konačna mehanička energija čisto gravitacijski potencijal. Na taj način moramo izvršiti sljedeći izračun:

Na temelju razvijenog proračuna nalazimo da se tijelo uzdiže do maksimalne visine od 5 cm, pa je ispravna alternativa slovo C.

Pitanje 2 - Tijelo se oslobađa od ostatka rampe na visini od 4 m. Odredite brzinu kojom će biti tijelo kada se nalazi 2 m iznad tla i naznačite ispravnu alternativu.

a) 2√10 m / s

b) 20 m / s

c) 4√10 m / s

d) 2√5 m / s

e) 3√2 m / s

Predložak: slovo A.

Rješenje:

Moramo primijeniti zakon očuvanja mehaničke energije na najvišim točkama i na visini jednakoj 2 m. Da bismo to učinili ispravno, moramo se sjetiti da je tijelo na najvišoj točki mirovalo, pa je sva njegova mehanička energija bila izražena u obliku gravitacijske potencijalne energije. Na mjestu gdje je visina jednaka 2 m, toliko je toga energijepotencijalgravitacijskikolikoenergijekinetika. Zabilježite izračun na sljedećoj slici:

Na kraju gornjeg izračuna, kad smo izračunali kvadratni korijen od 40, računali smo broj tako da rezultat daje 2√10, pa je ispravna alternativa slovo A.

Napisao Rafael Hellerbrock
Učitelj fizike