išsaugojimasduodaenergijosmechanika yra vienas iš mechanikos dėsnių, kylančių iš principasįišsaugojimasduodaenergijos. Pagal mechaninės energijos išsaugojimo dėsnį, kai jo nėra išsklaidanti jėga veikia kūną, visa jo energija, susijusi su judesiu, yra pastovi. Tai tolygu teigti, kad kinetinė energija ir energijospotencialus kūno niekada nesikeičia.
Suprasti mechaninės energijos išsaugojimo dėsnį yra būtina norint išspręsti daugelį Fizikos situacijos, artėjančios prie idealių situacijų, todėl tai yra vienas iš paklausiausių šios srities klausimų duoda Mechanika „Enem“ testuose.
Taip pat žiūrėkite: Trauka - supraskite šią kitą fizinę sąvoką, kurią tyrė mechanika
Kas yra mechaninis energijos taupymas?
išsaugojimasduodaenergijosmechanika teigia, kad visa energija, susijusi su kūno judėjimu, yra pastovi, kai jo neveikia jokios išsklaidančios jėgos, tokios kaip trintis ir pasipriešinimo jėgos.
Kai sakome, kad mechaninė energija yra konservuotas, tai reiškia, kad energijoskinetika su potencinė energija
yra tas pats visada ir bet kurioje padėtyje. Kitaip tariant, nė viena mechaninės sistemos energijos dalis nėra transformuojama į kitas energijos formas, tokias kaip Šiluminė energija.Atsižvelgiant į tai, kas išdėstyta pirmiau, pasak mechaninės energijos išsaugojimo dėsnis, nedisipuliuojančioje sistemoje, galime sakyti, kad mechaninės energijos dviejose skirtingose padėtyse yra lygios.
IRM - mechaninė energija
IRÇ - kinetinė energija
IRP - potencinė energija
Kad galėtume geriau suprasti mechaninės energijos išsaugojimo sampratą, būtina žinoti, kas tai yra energijoskinetika ir energijospotencialus, todėl trumpai paaiškinsime kiekvieną iš šių sąvokų šiomis temomis.
Kinetinė energija
energijoskinetika yra energija, esanti bet kuriame kūne, turinčiame a judesio kiekis nėra niekinis, tai yra tol, kol kūnas turi makaronai ir greitis, jis bus apdovanotas tam tikra kinetinės energijos dalimi.
energijoskinetika yra skaliarinė didybė kurio vienetas, anot ssistema AšTarptautiniai vienetai, ir džaulė (J). Kinetinės energijos formulėje teigiama, kad ši energija yra lygi sandaugai makaronai m) ir aikštėduodagreitis (v²) padalijus iš 2.
m - makaronai
v - greitis
IRÇ - kinetinė energija
Norėdami sužinoti daugiau apie šią energijos formą, apsilankykite mūsų konkrečiame straipsnyje: Kinetinė energija.
Nesustokite dabar... Po reklamos yra daugiau;)
Potencinė energija
energijospotencialus tai energijos forma, kurią galima kaupti ir kuri tiesiogiai priklauso nuo poziciją kur kūnas yra kurio nors lauko atžvilgiu jėga, toks kaip gravitacinis laukas, elektrinis laukas ir magnetinis laukas.
energijospotencialus gali būti kaupiamas kūne tik tada, kai jį veikia a jėgakonservatyvus, tai yra jėga, kuri kūnui visada taiko tą patį energijos kiekį, neatsižvelgiant į nueitą kelią.
Konservatyvios jėgos pavyzdys yra jėga Svoris: jei kūnas yra pakeltas nuo jėgos poveikio nuo žemės iki tam tikro aukščio, neatsižvelgiant į trajektorija, kuria važiuoja šis kūnas, galimas energijos padidėjimas priklausys tik nuo šių dviejų skirtumų aukščio.
Kalbant apie mechaninės energijos išsaugojimo pratimus, yra dar du įprasti potencialios energijos tipai: a gravitacijos potencialo energija ir elastinga potenciali energija. Gravitacijos potencialo energija yra energijos forma, palyginti su kūno aukščiu žemės atžvilgiu. Tai priklauso nuo kūno masės, nuo gravitacijos pagreitis vietoje ir aukštyje
g - sunkis (m / s²)
H - aukštis (m)
elastinga potenciali energijayra tas, kuris susijęs su deformacija kokio nors daikto, kaip guminė juosta. Norėdami jį apskaičiuoti, reikia atsižvelgti į tai, kiek objekto buvo deformuotas (x), taip pat pastovuselastinga šio objekto (k), matuojamas niutonasužmetro. Jei objekto elastinė konstanta yra 800 N / m, tai rodo, kad norint deformuotis vienu metru, šį objektą veikia 800 N jėga. Elastinio potencialo energijai apskaičiuoti naudojama tokia formulė:
Norėdami sužinoti daugiau apie šią energijos formą, apsilankykite mūsų konkrečiame straipsnyje: Energija potencialus.
mechaninė energija
mechaninė energija ir kinetinės ir potencialios energijos suma. Kitaip tariant, visa energija yra susijusi su kūno judėjimu. Mechaninės energijos formulė yra tokia:
Mechaninė energijos taupymo formulė
Mechaninės energijos išsaugojimo formulė yra tokia, kad kinetinės energijos ir potencialios energijos suma yra lygi visiems mechaninės sistemos taškams, kuriuose neveikia sklaidomosios jėgos.
IRCi ir yraPlg -galutinė ir pradinė kinetinė energija
IRCi ir yraFederalinė policija -galutinė ir pradinė kinetinė energija
Nors pirmiau pateikta formulė yra bendra ir gali būti taikoma bet kuriuo atveju, kai mechaninė energija jei konservuojamas, būtina pabrėžti, kad kiekvienas atvejis gali pateikti skirtingą energijos formą potencialus. Taigi pratimų sprendimas yra geriausias būdas suprasti skirtingus atvejus.
Taip pat skaitykite:Laisvas kritimas - geriau supraskite šį judėjimą ten, kur nėra trinties jėgos
Išspręsti mechaninės energijos išsaugojimo pratimai
Klausimas 1 - Kūnas, kurio masė m = 2,0 kg, remiasi į spyruoklę, kurios elastinė konstanta lygi 5000 N / m, suspaustą 2 cm (0,02 m). Nepaisydami išsklaidančių jėgų ir remdamiesi skaičiumi, nustatykite kūno pasiekiamą aukštį po spyruoklės paleidimo ir pažymėkite teisingą alternatyvą.
(Duomenys: g = 10 m / s²)
a) 4 cm
b) 10 cm
c) 5 cm
d) 20 cm
e) 2 cm
Atsiliepimas: raidė C.
Rezoliucija:
Norėdami išspręsti pratimą, būtina taikyti mechaninės energijos išsaugojimo dėsnį. Šia prasme matome, kad pradinė mechaninė energija yra grynai elastinga, o galutinė mechaninė energija yra gravitacinis potencialas. Tokiu būdu turime atlikti tokį skaičiavimą:
Remiantis sukurtu skaičiavimu, nustatome, kad kūnas pakyla iki maksimalaus 5 cm aukščio, todėl teisinga alternatyva yra C raidė.
2 klausimas - Kūnas iš likusios rampos atleidžiamas 4 m aukštyje. Nustatykite greitį, kuriuo kūnas bus 2 m aukštyje virš žemės, ir nurodykite teisingą alternatyvą.
a) 2√10 m / s
b) 20 m / s
c) 4√10 m / s
d) 2√5 m / s
e) 3√2 m / s
Atsiliepimas: raidė A.
Rezoliucija:
Mes turime taikyti mechaninės energijos išsaugojimo dėsnį aukščiausiuose taškuose ir 2 m aukščio taške. Norėdami tai padaryti teisingai, turime prisiminti, kad aukščiausiame taške kūnas buvo ramybės būsenoje, todėl visa jo mechaninė energija buvo išreikšta gravitacinės potencialios energijos pavidalu. Toje vietoje, kur aukštis lygus 2 m, yra tiek daug energijospotencialusgravitaciniskiekenergijoskinetika. Atkreipkite dėmesį į skaičiavimą šiame paveiksle:
Pirmiau minėto skaičiavimo pabaigoje, kai mes apskaičiavome kvadratinę šaknį iš 40, mes atsižvelgėme į skaičių taip, kad rezultatas būtų 2√10, taigi teisinga alternatyva yra raidė A.
Autorius Rafaelis Hellerbrockas
Fizikos mokytoja
