기계적 에너지: 소개, 공식 및 연습

에너지역학 이다 물리량 상승에 따라 줄 단위로 측정 시. 그것은 물리적 시스템의 운동 에너지와 잠재적 에너지의 합입니다. 보수적 시스템에서, 즉 마찰, 기계적 에너지는 일정하게 유지됩니다.

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기계 에너지 소개

질량이있는 입자 이동자유로이 확실히 공간을 통해 속도 그리고의 행동을 겪지 않고 힘 일부, 우리는 그것의 양을 운반한다고 말합니다 순수한 에너지동력학. 그러나이 입자가 어떤 종류의 상호 작용을 시작합니다. (중력, 전기 같은예를 들어, 자기 또는 탄성), 우리는 또한 에너지가능성.

그러므로 잠재적 에너지는 저장되거나 저장 될 수있는 에너지의 한 형태입니다. 운동 에너지는 입자의 속도에 비례하는 반면.

이미지에서 운동 에너지와 위치 에너지는 교환되는 반면 기계적 에너지는 일정합니다.

운동 에너지와 위치 에너지의 개념을 정의 했으므로 이제 기계적 에너지가 무엇인지 더 명확하게 이해할 수 있습니다. 그것은 신체의 움직임 상태와 관련된 에너지의 총체입니다.

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기계적 에너지 공식

공식 에너지동력학, 관련 파스타 (m) 및 속도 (v) 몸, 이것이 바로 다음을 확인하십시오.

과_씨 - 운동 에너지

미디엄 - 파스타

V -속도

피 – 움직임의 양

그만큼 에너지가능성, 차례로 그것은 다른 형태로 존재합니다. 그러나 가장 일반적인 것은 중력 및 탄성 잠재 에너지이며, 그 공식은 아래와 같습니다.

케이 – 탄성 상수 (N / m)

엑스 – 변형

동안 중력 위치 에너지는 이름에서 알 수 있듯이 지역 중력 및 신체가지면에 대한 높이와 관련이 있습니다. 에너지가능성탄력있는 고무줄을 늘릴 때처럼 일부 탄성체가 변형 될 때 발생합니다.

이 예에서 모든 위치 에너지는 고무 밴드에 "저장"되어 나중에 액세스 할 수 있습니다. 이렇게하려면 모든 탄성 위치 에너지가 운동 에너지로 변환되도록 스트립을 해제하면됩니다.

이 두 가지 형태의 에너지 (운동과 잠재력)의 합을 기계적 에너지:

과_미디엄 – 기계적 에너지

과_씨 - 운동 에너지

과_피 - 잠재력

기계적 에너지 보존

그만큼 에너지 절약 원칙 중 하나입니다 물리학. 그에 따르면 시스템의 총 에너지 양은 보존되어야합니다. 즉, 에너지는 손실되지 않습니다또는만들어진, 오히려 다른 형태로 변환되었습니다.

물론 기계적 에너지 보존 원리 에너지 절약의 원칙에서 파생됩니다. 우리는 기계적 에너지가 보존되었다고 말합니다 아무것도 없을 때소산 력공기의 마찰이나 항력과 같은 다른 형태의 에너지로 변환 할 수 있습니다. 열의.

케이스와 표면 사이의 마찰로 인해 일부 기계적 에너지가 열로 변환됩니다.

체크 아웃 예:

무거운 상자가 마찰 경사로 위로 미끄러지면 상자의 운동 에너지가 소멸됩니다., 상자와 경사로 사이의 인터페이스가 약간 증가 온도: 마치 상자의 운동 에너지가 경계면의 원자로 전달되어 점점 더 진동하는 것과 같습니다. 자동차의 브레이크를 밟을 때도 마찬가지입니다. 브레이크 디스크는 차가 완전히 멈출 때까지 점점 뜨거워집니다.

참조 :마찰력이란? 마인드 맵을 확인하세요

안에 이상적인 상황, 여기서 소산 력의 작용없이 움직임이 발생합니다., 기계적 에너지가 보존됩니다. 몸이 공기와 마찰없이 자유롭게 흔들리는 상황을 상상해보십시오. 이 상황에서 진자의 위치에 상대적인 두 점 A와 B는 다음 관계를 따릅니다.

과_나쁜 – A 지점에서의 기계적 에너지

과_MB – 지점 B에서의 기계적 에너지

과_여기 – A 지점에서의 운동 에너지

과_CB – 지점 B에서의 운동 에너지

과_팬 – 지점 A의 잠재적 에너지

과_PB – 지점 B의 잠재적 에너지

마찰이없는 이상적인 물리적 시스템의 두 위치가 주어지면 지점 A의 기계적 에너지와 지점 B의 기계적 에너지는 크기가 동일합니다. 그러나이 시스템의 다른 부분에서 운동 에너지와 전위 에너지가 측정 값을 변경하여 합계가 동일하게 유지 될 수 있습니다.

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기계적 에너지 운동

질문 1) 1500kg 트럭이 분주 한 도로 위에 지어진 10m 육교를 10m / s로 주행합니다. 도로와 관련된 트럭의 기계적 에너지 계수를 결정합니다.

데이터: g = 10m / s²

a) 1.25.10⁴ 제이

b) 7,25.10⁵ 제이

c) 1,510⁵ 제이

d) 2.25.10⁵ 제이

e) 9.3.10³ 제이

주형: 문자 D

해결:

트럭의 기계적 에너지를 계산하기 위해 운동 에너지와 중력 위치 에너지를 더합니다.

위의 계산을 바탕으로 도로 바닥에 대한이 트럭의 기계적 에너지는 2.25.10과 같습니다.⁵ J, 따라서 정답은 문자 d입니다.

질문 2) 입방체 물 탱크 10,000 l는 총 부피의 절반으로 채워지고 지상 15m 위에 위치합니다. 이 물 탱크의 기계적 에너지를 결정하십시오.

a) 7.5.10⁵ 제이

b) 1.5.10⁵ 제이

c) 1.5.10⁶ 제이

d) 7.5.10³ 제이

e) 5.0.10² 제이

주형: 문자 A

해결:

물 탱크의 부피가 절반으로 채워지고 물 1 리터가 1kg의 질량에 해당한다는 것을 알면 물 탱크의 기계적 에너지를 계산합니다. 따라서 휴식을 취하면 신체의 운동 에너지가 0이므로 기계적 에너지가 위치 에너지와 동일하다는 것을 인식하는 것이 중요합니다.

얻은 결과에 따르면 올바른 대안은 편지 a.

질문 3) 소산 력이없는 보수적 시스템의 기계적 에너지와 관련하여 대안을 확인하십시오. 옳은:

a) 마찰 또는 기타 소산 력이있는 경우 움직이는 물체의 기계적 에너지가 증가합니다.

b) 소산 력의 작용으로부터 자유롭게 움직이는 신체의 기계적 에너지는 일정하게 유지됩니다.

c) 신체의 기계적 에너지가 일정하게 유지 되려면 운동 에너지가 증가 할 때 위치 에너지도 증가해야합니다.

d) 잠재적 에너지는 신체가 움직이는 속도와 관련된 기계적 에너지의 일부입니다.

e) 소산 력의 작용으로부터 자유롭게 움직이는 신체의 운동 에너지는 일정하게 유지됩니다.

주형: 문자 B

해결:

대안을 살펴 보겠습니다.

그만큼) 거짓- 소산 력이 있으면 기계적 에너지가 감소합니다.

비) 레알

씨) 거짓- 운동 에너지가 증가하면 위치 에너지가 감소하여 기계적 에너지가 일정하게 유지됩니다.

디) 거짓- 운동 에너지는 운동과 관련된 기계적 에너지의 일부입니다.

과) 거짓- 이 경우 운동 에너지는 소산 력으로 인해 감소합니다.

작성자: Rafael Hellerbrock
물리학 교사

출처: 브라질 학교- https://brasilescola.uol.com.br/fisica/energia-mecanica.htm