Energiamechanika van fizikai mennyiség mászikszerint joule-ban mérve SI. Ez egy fizikai rendszer mozgási és potenciális energiájának összege. Konzervatív rendszerekben, vagyis anélkül súrlódás, a mechanikai energia állandó marad.
Lásd még:Elektrosztatika: mi az elektromos töltés, villamosítás, statikus és egyéb fogalmak
Bevezetés a mechanikus energiába
Amikor egy részecske tömegű mozogszabadon az űrön keresztül, az biztos sebesség és anélkül, hogy szenvednék erő egyesek, azt mondjuk, hogy magával visz egy mennyiséget tiszta energiakinetika. Ha azonban ez a részecske kezd valamilyen interakción átesni (gravitációs, elektromos, például mágneses vagy rugalmas), azt mondjuk, hogy van egy energialehetséges.
A potenciális energia tehát egyfajta energia, amely tárolható vagy tárolható; míg a mozgási energia a részecske sebességéhez viszonyítva.
Most, hogy meghatároztuk a kinetikus energia és a potenciális energia fogalmát, tisztábban tudjuk megérteni, hogy mi is a mechanikai energia: a test mozgási állapotához kapcsolódó energia összessége.
Lásd még: Az elektromos áramkörökkel kapcsolatos elemek, képletek és fő fogalmak
Mechanikus energia képletek
A képlet energiakinetika, amely kapcsolódik a tészta m) és a sebesség (v) a test, ez az, ellenőrizze:
ÉSÇ - kinetikus energia
m - tészta
v - sebesség
P - a mozgás mennyisége
A energialehetséges, viszont különböző formákban létezik. A leggyakoribbak azonban a gravitációs és rugalmas potenciális energiák, amelyek képleteit az alábbiakban mutatjuk be:
k - rugalmas állandó (N / m)
x - deformáció
Amíg a gravitációs potenciális energia, amint a neve is mutatja, összefügg a helyi gravitációval és azzal a magassággal, amelyen egy test a talajhoz, a energialehetségesrugalmas akkor keletkezik, amikor valamilyen rugalmas test deformálódik, mint amikor gumiszalagot nyújtunk.
Ebben a példában az összes potenciális energia „el van tárolva” a gumiszalagban, és később hozzáférhető. Ehhez csak engedje el a csíkot, hogy az összes rugalmas potenciális energia kinetikai energiává alakuljon át.
Az energia két formájának - a kinetikus és a potenciális - összegét hívjuk mechanikus energia:
ÉSM - mechanikus energia
ÉSÇ - kinetikus energia
ÉSP - helyzeti energia
A mechanikai energia megőrzése
A energiatakarékosság egyik alapelve fizika. Szerinte a rendszer teljes energiamennyiségét meg kell őrizni. Más szavakkal, a az energia soha nem vész elvagylétre, hanem inkább különböző formákká alakítják át.
Természetesen a a mechanikai energia megőrzésének elve az energiatakarékosság elvéből fakad. Azt mondjuk, hogy a mechanikai energia konzervált amikor nincsenekdisszipatív erők, mint például a súrlódás vagy a léghúzás, amely képes átalakítani más energiaformákká, mint pl termikus.
nézd meg példák:
Amikor egy nehéz doboz csúszik egy súrlódó rámpán, a a doboz mozgási energiája eloszlik, majd a doboz és a rámpa közötti interfész kissé szenved növekedése hőfok: Mintha a doboz kinetikus energiája átkerülne az interfészen lévő atomokhoz, ami miatt egyre jobban oszcillálnak. Ugyanez történik, amikor rálépünk egy autó fékére: a féktárcsa egyre melegebbé válik, amíg az autó teljesen le nem áll.
Lásd még:Mi a súrlódási erő? Nézze meg gondolattérképünket
A ideális helyzetahol mozgás minden disszipatív erő hatása nélkül történik, a mechanikai energia konzerválódik. Képzeljen el egy olyan helyzetet, amikor a test szabadon leng, a levegővel való súrlódás nélkül. Ebben a helyzetben az inga helyzetéhez képest két A és B pont követi ezt a kapcsolatot:
ÉSROSSZ - Mechanikai energia az A pontban
ÉSMB - Mechanikai energia a B pontban
ÉSITT - Kinetikus energia az A pontban
ÉSCB - Kinetikus energia a B pontban
ÉSPÁN - Potenciális energia az A pontban
ÉSPB - Potenciális energia a B pontban
Az ideális, súrlódásmentes fizikai rendszer két helyzetét figyelembe véve az A pont mechanikai energiája és a B pont mechanikai energiája egyenlő lesz. Lehetséges azonban, hogy a rendszer különböző részeiben a kinetikus és a potenciális energiák megváltoztatják a mérést úgy, hogy az összegük ugyanaz marad.
Lásd még: Newton 1., 2. és 3. törvénye - Bevezetés, gondolattérkép és gyakorlatok
Gyakorlatok a mechanikai energiáról
1. kérdés) Egy 1500 kg-os teherautó 10 m / s sebességgel halad a forgalmas sugárút fölé épített 10 m-es viadukton. Határozza meg a teherautó mechanikai energiájának modulusát a sugárúthoz viszonyítva.
Adat: 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
Sablon: D betű
Felbontás:
A teherautó mechanikai energiájának kiszámításához hozzáadjuk a kinetikus energiát a gravitációs potenciális energiához, figyeljük meg:
A fenti számítás alapján megállapítottuk, hogy a teherautó mechanikus energiája a sugárút padlójához viszonyítva egyenlő 2,25,105 J, ezért a helyes válasz a d betű.
2. kérdés) Egy 10 000 literes köbös víztartály teljes térfogatának felére megtöltve 15 m-rel a talaj felett helyezkedik el. Határozza meg ennek a víztartálynak a mechanikai energiáját.
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
Sablon: A betű
Felbontás:
Miután a víztartály fel van töltve térfogatának feléig, és tudva, hogy 1 l víz 1 kg tömegnek felel meg, kiszámoljuk a víztartály mechanikai energiáját. Ezért fontos felismerni, hogy nyugalmi állapotban a test mozgási energiája egyenlő 0-val, ezért mechanikai energiája megegyezik potenciális energiájával.
A kapott eredmény szerint a helyes alternatíva a a betű.
3. kérdés A konzervatív, disszipatív erőktől mentes rendszer mechanikai energiáját illetően ellenőrizze az alternatívát helyes:
a) Súrlódás vagy más disszipatív erők jelenlétében a mozgó test mechanikai energiája megnő.
b) Egy test mechanikus energiája, amely szabadon mozog minden disszipatív erő hatásától, állandó marad.
c) Ahhoz, hogy a test mechanikai energiája állandó maradjon, szükség van arra, hogy amikor kinetikus energia növekszik, akkor növekedjen a potenciális energia is.
d) A potenciális energia a mechanikai energia azon része, amely kapcsolatban áll a test mozgási sebességével.
e) A disszipatív erők hatásától mentesen mozgó test mozgási energiája állandó marad.
Sablon: B betű
Felbontás:
Nézzük meg az alternatívákat:
A) HAMIS - disszipatív erők jelenlétében a mechanikai energia csökken.
B) IGAZI
ç) HAMIS - ha növekszik a mozgási energia, akkor a potenciális energiának csökkentenie kell, hogy a mechanikai energia állandó maradjon.
d) HAMIS - a mozgási energia a mechanikai energia mozgással kapcsolatos része.
és) HAMIS - ebben az esetben a kinetikus energia csökken a disszipatív erők hatására.
Írta: Rafael Hellerbrock
Fizikatanár
Forrás: Brazil iskola - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/energia-mecanica.htm