우리의 일상 경험에서 우리는 에너지라는 단어를 항상 움직임과 관련된 것으로 이해하고 사용합니다. 예를 들어, 자동차가 작동하려면 연료가 필요합니다. 인간이 일하고 먹어야하는 일상 업무를 수행하려면 연료가 필요합니다. 여기서 우리는 연료와 음식을 에너지와 연관시킵니다. 이제부터 우리는보다 정확한 에너지 정의를 향해 나아갈 것입니다.
자동차, 사람 또는 물체의 움직임에는 에너지가 있으며, 움직임과 관련된이 에너지를 운동 에너지라고합니다. 운동 에너지를 가진 움직이는 몸은 다른 몸이나 물체와 접촉하여 에너지를 전달함으로써 일을 할 수 있습니다.
그러나 휴식중인 물체도 에너지를 가질 수 있기 때문에 에너지 개념을 움직임과 연관시키는 것만으로는 충분하지 않습니다. 예를 들어, 지면에서 특정 높이에있는 물체는 에너지를 가지고 있습니다. 이 물체는 버려 질 때 움직임을 시작하고 시간이 지남에 따라 속도가 증가합니다. 무게의 힘이 일을하고 움직이게하기 때문입니다. 즉 에너지를 얻습니다. 동력학. 정지 된 물체는지면에 대한 높이에 따라 달라지는 중력 위치 에너지라고하는 에너지를 가지고 있다고합니다.
또 다른 형태의 에너지는 압축되거나 늘어난 스프링에 존재하는 탄성 위치 에너지입니다. 스프링을 압축하거나 늘릴 때 변형을 이루기위한 작업을 수행하고 풀리면 스프링은 운동 (운동 에너지)을 획득하고 늘어나지 않은 초기 위치로 돌아갑니다. 압축.
더 구체적으로 말하자면 운동 에너지는 수행 할 수있는 에너지 또는 능력이라고 말할 수 있습니다. 운동으로 인한 일과 그 위치 에너지는 일을 할 수있는 에너지 또는 능력입니다. 위치.
역학에는 두 가지 형태의 위치 에너지가 있습니다. 하나는 에너지라고하는 무게 작업과 관련된 것입니다. 중력 잠재력과 탄성력의 작용과 관련된 다른 하나, 즉 위치 에너지 탄력있는. 이제이 두 가지 형태의 위치 에너지를 더 자세히 연구 해 봅시다.
1. 중력 잠재 에너지
그것은 신체가있는 위치와 관련된 에너지입니다. 그림 1을보고 처음에 b 지점에서 정지 한 질량 m의 몸체를 고려하십시오. 몸은지면과 관련하여 높이 h에 있습니다. 질량으로 인해 휴식에서 버려지면 무게의 힘이 신체에 작용하고 운동 에너지를 얻습니다. 즉, 움직이기 시작합니다.
구의 무게가하는 일을 통해 중력 위치 에너지를 측정 할 수 있으므로 일을 계산해 봅시다.
점 a를 기준점으로 간주하면 b에서 a 로의 변위는 h로 주어지며, 힘 가중치의 계수는 P = m.g 및 o로 주어집니다. 힘 가중치의 적용 방향과 변위 α = 0º 사이의 각도는 둘 다 같은 방향이므로 정의를 적용하면됩니다. 일 (τ) :
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τ = F.d.cosα
F가 힘 무게 P = mg와 같으면 변위 d = h 및 α = 0º (cos 0º = 1)이고 방정식 1을 대체하면 다음과 같이됩니다.
τ = F.d.cosα
τ = m.g.h.cos 00
τ = m.g.h
따라서 물체의 위치를지면과 관련시키는 에너지 인 중력 포텐셜 에너지는 다음과 같이 계산됩니다.
과피= m.g.h
방정식 2: 중력 포텐셜 에너지
에 무슨:
Ep: 중력 위치 에너지;
g: 중력 가속도;
m: 체질량.
2. 탄성 잠재력 에너지
탄성 상수 k의 스프링에 질량 m이 부착 된 몸체가있는 그림 2의 스프링 질량 시스템을 고려하십시오. 스프링을 변형 시키려면 밀거나 늘려야하는 작업을해야합니다. 이렇게하면 스프링이 탄성 위치 에너지를 획득하고 해제되면 변형이없는 초기 위치로 돌아갑니다.
탄성 위치 에너지의 수학적 표현을 얻으려면 중력 위치 에너지에 대해했던 것과 같은 방식으로 진행해야합니다. 그런 다음 탄성력이 블록에 가하는 작용을 통해 질량 스프링 시스템에 저장된 탄성 위치 에너지의 표현을 얻을 수 있습니다.
매스 스프링 시스템이 A 지점에있을 때 스프링에 변형이 없습니다. 즉, 늘어나거나 압축되지 않습니다. 따라서 B로 늘릴 때 탄성력이라는 힘이 나타나 버려지면 초기 위치 인 A로 돌아 가게됩니다. 블록에 스프링에 의해 가해지는 탄성력의 계수는 Hooke의 법칙에 의해 제공됩니다.
지옥 = k.x
Fel이 탄성력을 나타내는 경우 k는 스프링의 탄성 상수이고 x는 스프링의 수축 또는 신장 값입니다.
변위 d = x에 대한 탄성력의 작용은 다음과 같습니다.
따라서 탄성력의 작용과 관련된 에너지 인 Elastic Potential Energy는 다음과 같이 주어집니다.
에 무슨:
뱀장어: 탄성 위치 에너지;
k: 스프링 상수;
x: 스프링 변형.
질량 m의 구체가 늘어나거나 늘어 났을 때 땅과 스프링 질량 시스템과 관련하여 매달린 것으로 관찰됩니다. 압축되어 작업을 수행 할 수있는 능력이 있습니다. 위치. 위치로 인해 저장된이 에너지를 잠재적 에너지라고합니다.
Nathan Augusto 저
물리학 졸업
