Energiemechanica is fysieke hoeveelheid beklimmen, gemeten in joule, volgens de SI. Het is de som van de kinetische en potentiële energieën van een fysiek systeem. In conservatieve systemen, dat wil zeggen, zonder wrijving, blijft de mechanische energie constant.
Zie ook:Elektrostatica: wat is elektrische lading, elektrificatie, statische en andere concepten?
Inleiding tot mechanische energie
Wanneer een deeltje met massa beweegtvrij zeker door de ruimte snelheid en zonder te lijden onder de actie van kracht sommigen zeggen we dat het een hoeveelheid van met zich meedraagt pure energiekinetiek. Als dit deeltje echter begint een soort van interactie te ondergaan (zwaartekracht, elektrisch, magnetisch of elastisch bijvoorbeeld), zeggen we dat het ook een. heeft energiepotentieel.
Potentiële energie is dus een vorm van energie die kan worden opgeslagen of opgeslagen; terwijl kinetische energie die is ten opzichte van de snelheid van het deeltje.
Nu we de concepten kinetische energie en potentiële energie hebben gedefinieerd, kunnen we beter begrijpen waar mechanische energie over gaat: het is de totaliteit van energie gerelateerd aan de bewegingstoestand van een lichaam.
Zie ook: Elementen, formules en hoofdconcepten met betrekking tot elektrische circuits
Mechanische energieformules
de formule van energiekinetiek, die betrekking heeft op pasta (m) en de snelheid (v) van het lichaam, dit is het, controleer:
ENÇ - kinetische energie
m - pasta
v - snelheid
P – hoeveelheid beweging
DE energiepotentieel, op zijn beurt bestaat het in verschillende vormen. De meest voorkomende zijn echter zwaartekracht en elastische potentiële energieën, waarvan de formules hieronder worden weergegeven:
k – elastische constante (N/m)
X – vervorming
Terwijl de zwaartekracht potentiële energie, zoals de naam al doet vermoeden, is gerelateerd aan de lokale zwaartekracht en de hoogte waarop een lichaam zich ten opzichte van de grond bevindt, de energiepotentieelelastisch het ontstaat wanneer een elastisch lichaam wordt vervormd, zoals wanneer we een rubberen band uitrekken.
In dit voorbeeld wordt alle potentiële energie "opgeslagen" in het elastiekje en is later toegankelijk. Om dit te doen, laat u gewoon de strip los zodat alle elastische potentiële energie wordt omgezet in kinetische energie.
De som van deze twee vormen van energie - kinetisch en potentieel - heet mechanische energie:
ENM - mechanische energie
ENÇ - kinetische energie
ENP - potentiële energie
Niet stoppen nu... Er is meer na de reclame ;)
Behoud van mechanische energie
DE energiebehoud is een van de principes van fysica. Volgens hem moet de totale hoeveelheid energie in een systeem behouden blijven. Met andere woorden, de energie gaat nooit verlorenofgemaakt, maar eerder omgezet in verschillende vormen.
Natuurlijk, de principe van behoud van mechanische energie komt voort uit het principe van energiebesparing. We zeggen dat mechanische energie zichzelf in stand houdt wanneer die er niet zijndissipatieve krachten, zoals wrijving of luchtweerstand, in staat om het om te zetten in andere vormen van energie, zoals: thermisch.
uitchecken voorbeelden:
Wanneer een zware kist over een wrijvingshelling schuift, wordt een deel van de kinetische energie van de doos wordt gedissipeerd, en dan lijdt de interface tussen de doos en de oprit een beetje stijging van temperatuur-: Het is alsof de kinetische energie van de doos wordt overgedragen aan de atomen aan het grensvlak, waardoor ze meer en meer gaan oscilleren. Hetzelfde gebeurt als we op de rem van een auto trappen: de remschijf wordt heter en heter, totdat de auto volledig tot stilstand komt.
Zie ook:Wat is wrijvingskracht? Bekijk onze mindmap
In een ideale situatie, waarin beweging vindt plaats zonder de werking van dissipatieve krachten, zal mechanische energie worden behouden. Stel je een situatie voor waarin een lichaam vrij zwaait zonder enige wrijving met de lucht. In deze situatie volgen twee punten A en B, ten opzichte van de stand van de slinger, deze relatie:
ENSLECHT – Mechanische energie op punt A
ENMB – Mechanische energie op punt B
ENHIER – Kinetische energie op punt A
ENCB – Kinetische energie op punt B
ENPAN – Potentiële energie op punt A
ENPB – Potentiële energie op punt B
Gegeven twee posities van een ideaal, wrijvingsloos fysiek systeem, zal de mechanische energie op punt A en de mechanische energie op punt B even groot zijn. Het is echter mogelijk dat in verschillende delen van dit systeem de kinetische en potentiële energieën meting veranderen, zodat hun som hetzelfde blijft.
Zie ook: De 1e, 2e en 3e wet van Newton - Inleiding, mindmap en oefeningen
Oefeningen op mechanische energie
Vraag 1) Een vrachtwagen van 1500 kg rijdt met 10 m/s over een viaduct van 10 m, gebouwd boven een drukke laan. Bepaal de modulus van de mechanische energie van de vrachtwagen ten opzichte van de laan.
Gegevens: 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
Sjabloon: Letter D
Resolutie:
Om de mechanische energie van de vrachtwagen te berekenen, zullen we de kinetische energie optellen bij de zwaartekracht potentiële energie, observeren:
Op basis van bovenstaande berekening hebben we vastgesteld dat de mechanische energie van deze vrachtwagen ten opzichte van de vloer van de laan gelijk is aan 2,25,105 J, daarom is het juiste antwoord de letter d.
Vraag 2) Een kubieke watertank van 10.000 l wordt tot de helft van het totale volume gevuld en 15 m boven de grond geplaatst. Bepaal de mechanische energie van deze watertank.
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
Sjabloon: Letter A
Resolutie:
Zodra de watertank tot de helft van zijn volume is gevuld en wetende dat 1 l water overeenkomt met een massa van 1 kg, zullen we de mechanische energie van de watertank berekenen. Het is dus belangrijk om te beseffen dat in rust de kinetische energie van het lichaam gelijk is aan 0, en daarom zal zijn mechanische energie gelijk zijn aan zijn potentiële energie.
Volgens het verkregen resultaat is het juiste alternatief de letter A.
Vraag 3) Betreffende de mechanische energie van een conservatief systeem, vrij van dissipatieve krachten, controleer het alternatief: correct:
a) In aanwezigheid van wrijving of andere dissipatieve krachten neemt de mechanische energie van een bewegend lichaam toe.
b) De mechanische energie van een lichaam dat vrij van de werking van dissipatieve krachten beweegt, blijft constant.
c) Om de mechanische energie van een lichaam constant te houden, is het noodzakelijk dat, wanneer er een toename is in kinetische energie, er ook een toename is in potentiële energie.
d) Potentiële energie is het deel van mechanische energie dat verband houdt met de snelheid waarmee het lichaam beweegt.
e) De kinetische energie van een lichaam dat vrij van de werking van dissipatieve krachten beweegt, blijft constant.
Sjabloon: Letter B
Resolutie:
Laten we eens kijken naar de alternatieven:
De) ONWAAR - in aanwezigheid van dissipatieve krachten neemt de mechanische energie af.
B) ECHT
ç) ONWAAR - als de kinetische energie toeneemt, moet de potentiële energie afnemen, zodat de mechanische energie constant blijft.
d) ONWAAR - kinetische energie is het deel van mechanische energie dat verband houdt met beweging.
en) ONWAAR - in dit geval zal de kinetische energie afnemen als gevolg van dissipatieve krachten.
Door Rafael Hellerbrock
Natuurkunde leraar
