機械的エネルギーの保存：それは何ですか、演習

THE 保全与えるエネルギー力学から生じる力学の法則の1つです原理に保全与えるエネルギー。 力学的エネルギーの保存則によると、散逸力体に作用し、動きに関連するすべてのエネルギーは一定に保たれます。これは、 運動エネルギー そしてその エネルギー潜在的な 体の変化はありません。

力学的エネルギーの保存則を理解することは、多数の問題を解決するために不可欠です。理想的な状況に近づく物理的状況、これはこの分野で最も要求の厳しい問題の1つです与える Enemテストの力学.

も参照してください： トラクション-力学によって研究されたこの他の物理的概念を理解する

機械的エネルギー節約とは何ですか？

THE 保全与えるエネルギー力学摩擦や抗力などの散逸力が作用しない場合、物体の動きに関連するすべてのエネルギーは一定に保たれると述べています。

力学的エネルギーは 保存された、これは、 エネルギー動力学 とともに位置エネルギーいつでもどの位置でも同じです. 言い換えれば、システムの機械的エネルギーのどの部分も、次のような他の形式のエネルギーに変換されません。熱エネルギー.

上記を考えると、 機械的エネルギーの保存則、非散逸システムでは、2つの異なる位置での機械的エネルギーは等しいと言えます。

そして_M - 力学的エネルギー

そして_Ç - 運動エネルギー

そして_P - 位置エネルギー

力学的エネルギーの保存の概念をよりよく理解するためには、それが何であるかを知る必要があります エネルギー動力学 そして エネルギー潜在的な、 そのため、次のトピックでこれらの各概念について簡単に説明します。

運動エネルギー

THE エネルギー動力学 を持っている体に含まれるエネルギーです動きの量 nullではない、つまり、体が持っている限り パスタ そして速度、それは一定量の運動エネルギーに恵まれます。

THE エネルギー動力学 ですスカラーの素晴らしさそのユニット、によると sシステム私国際単位、そしてその ジュール （J）。運動エネルギーの公式は、このエネルギーが パスタ （m）と平方与える速度（v²）を2で割った値。

m - パスタ

v -速度

そして_Ç - 運動エネルギー

この形態のエネルギーの詳細については、特定の記事をご覧ください。 運動エネルギー.

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位置エネルギー

THE エネルギー潜在的な それは貯蔵することができ、直接依存するエネルギーの形です ポジション 体がのある分野に関連しているところ力、など重力場, 電界そして磁場.

THE エネルギー潜在的な それが行動の対象となる場合にのみ、体内に蓄積することができます力保守的つまり、経路に関係なく、常に同じ量のエネルギーを物体に適用する力です。

保存力の例は 力重量：力の重みの作用に逆らって体が地面から特定の高さまで持ち上げられた場合、この物体が移動する軌道では、位置エネルギーの増加は、2つの間の差にのみ依存しますハイツ。

力学的エネルギーの保存に関する演習に関しては、位置エネルギーにはさらに2つの一般的なタイプがあります。 重力ポテンシャルエネルギー そしてその 弾性ポテンシャルエネルギー. 重力ポテンシャルエネルギーは、地面に対する体の高さに対するエネルギーの形です。それは体重に依存します重力加速度所定の位置と高さ

g –重力（m /s²）

H –高さ（m）

THE弾性ポテンシャルエネルギーに関連するものです変形輪ゴムのような何かのオブジェクトの。それを計算するために、オブジェクトがどれだけあったかを考慮に入れます変形（x）、および 絶え間ない弾性このオブジェクトの（k）、で測定 ニュートンあたり地下鉄。 オブジェクトの弾性定数が 800 N / m、これは、1メートル変形するために、このオブジェクトに800Nの力が作用することを示します。弾性ポテンシャルエネルギーの計算に使用される式は次のとおりです。

この形態のエネルギーの詳細については、特定の記事をご覧ください。 エネルギー 潜在的な.

力学的エネルギー

THE 力学的エネルギーそしてその 運動エネルギーと位置エネルギーの合計. 言い換えれば、それは体の動きに関連するすべてのエネルギーです。力学的エネルギーの式は次のとおりです。

機械的エネルギー節約式

機械的エネルギーの保存の公式は、運動エネルギーと位置エネルギーの合計が、散逸力が作用しない機械システムの任意の点で等しくなるようになっています。

そして_Ci そして_Cf-最終および初期運動エネルギー

そして_Ci そして_{連邦警察-}最終および初期運動エネルギー

上記の式は一般的であり、機械的エネルギーが必要な場合に適用できますが保存されている場合、それぞれのケースが異なる形のエネルギーを提示する可能性があることを強調する必要があります潜在的な。したがって、演習を解くことは、さまざまなケースを理解するための最良の方法です。

あまりにも読んでください：自由落下-摩擦力がない場合のこの動きをよりよく理解する

力学的エネルギーの保存に関する解決済みの演習

質問1 - 質量m = 2.0 kgの物体は、弾性定数が5000 N / mで、2 cm（0.02 m）圧縮されたばねに支えられています。散逸力を無視し、図に基づいて、ばねが解放された後に体が到達する高さを決定し、正しい代替案をマークします。

（データ：g = 10m /s²）

a）4 cm

b）10 cm

c）5 cm

d）20 cm

e）2 cm

テンプレート：文字C。

解決：

運動を解決するには、機械的エネルギーの保存則を適用する必要があります。この意味で、初期の力学的エネルギーは純粋に弾性ポテンシャルであり、最終的な力学的エネルギーは純粋に重力ポテンシャルであることがわかります。このようにして、次の計算を行う必要があります。

開発された計算に基づいて、体が最大5 cmの高さまで上昇することがわかったので、正しい代替は文字Cです。

質問2 - ボディは4mの高さでランプの残りの部分から解放されます。地上2mのときの体の速度を決定し、正しい代替案を示します。

a）2√10m/ s

b）20 m / s

c）4√10m/ s

d）2√5m/ s

e）3√2m/ s

テンプレート：文字a。

解決：

最高点と2mに等しい高さの点で機械的エネルギーの保存則を適用する必要があります。これを正しく行うには、最高点で体が静止していたため、そのすべての力学的エネルギーが重力ポテンシャルエネルギーの形で表されたことを覚えておく必要があります。高さが2mに等しいところにはたくさんあります エネルギー潜在的な重力いくらエネルギー動力学。 次の図の計算に注意してください。