DE behoudgeeftenergiemechanica is een van de wetten van de mechanica die voortkomen uit: beginselinbehoudgeeftenergie. Volgens de wet van behoud van mechanische energie, wanneer geen dissipatieve kracht inwerkt op een lichaam, wordt al zijn energie gerelateerd aan beweging constant gehouden. Dit komt overeen met zeggen dat de kinetische energie en de energiepotentieel van het lichaam nooit veranderen.
Het begrijpen van de wet van behoud van mechanische energie is essentieel voor het oplossen van een groot aantal situaties in de natuurkunde die ideale situaties benaderen, dus dit is een van de meest gevraagde problemen in het veld geeft Mechanica in Enem-tests.
Zie ook: Tractie - begrijp dit andere fysieke concept dat is bestudeerd door Mechanics
Wat is mechanische energiebesparing?
DE behoudgeeftenergiemechanica stelt dat alle energie die verband houdt met de beweging van een lichaam constant wordt gehouden wanneer er geen dissipatieve krachten, zoals wrijvings- en sleepkrachten, op inwerken.
Als we zeggen dat mechanische energie is geconserveerd, dit betekent dat de som van de energiekinetiek met de potentiële energieis altijd en in elke positie hetzelfde. Met andere woorden, geen enkel deel van de mechanische energie van een systeem wordt omgezet in andere vormen van energie, zoals: Thermische energie.
Gezien het bovenstaande, volgens de wet van behoud van mechanische energie, in een niet-dissipatief systeem, kunnen we zeggen dat de mechanische energieën in twee verschillende posities gelijk zijn.
ENM - mechanische energie
ENÇ - kinetische energie
ENP - potentiële energie
Om het concept van behoud van mechanische energie beter te begrijpen, is het noodzakelijk om te weten wat het is energiekinetiek en energiepotentieel, daarom zullen we elk van deze concepten in de volgende onderwerpen kort uitleggen.
Kinetische energie
DE energiekinetiek is de energie in elk lichaam dat een heeft hoeveelheid beweging niet nul, dat wil zeggen, zolang het lichaam heeft pasta en snelheid, zal het worden begiftigd met een bepaalde hoeveelheid kinetische energie.
DE energiekinetiek is scalaire grootheid wiens eenheid, volgens de zosysteem ikInternationale eenheden, en de joule (J). De kinetische energieformule stelt dat deze energie gelijk is aan het product van de pasta (m) en de pleingeeftsnelheid (v²) gedeeld door 2.
m - pasta
v - snelheid
ENÇ - kinetische energie
Bezoek ons specifieke artikel voor meer informatie over deze vorm van energie: Kinetische energie.
Potentiële energie
DE energiepotentieel het is een vorm van energie die kan worden opgeslagen en die direct afhangt van de positie waar een lichaam is in relatie tot een bepaald gebied van kracht, zoals de zwaartekracht veld, elektrisch veld en magnetisch veld.
DE energiepotentieel kan zich alleen in een lichaam ophopen wanneer het onderworpen is aan de werking van een krachtconservatief, dat wil zeggen, een kracht die altijd dezelfde hoeveelheid energie op een lichaam toepast, ongeacht de gevolgde weg.
Een voorbeeld van conservatieve kracht is de kracht Gewicht: als een lichaam wordt opgetild tegen de werking van de gewichtskracht van de grond tot een bepaalde hoogte, ongeacht de traject afgelegd door dit lichaam, zal de potentiële energiewinst uitsluitend afhangen van het verschil tussen de twee hoogten.
Als het gaat om oefeningen over het behoud van mechanische energie, zijn er twee meer algemene soorten potentiële energie: a: zwaartekracht potentiële energie en de elastische potentiële energie. Gravitatie potentiële energie is de vorm van energie ten opzichte van de hoogte van een lichaam ten opzichte van de grond. Het hangt af van de lichaamsmassa, van de zwaartekracht versnelling op zijn plaats en op de hoogte
g – zwaartekracht (m/s²)
H – hoogte (m)
DEelastische potentiële energieis degene die verband houdt met vervorming van een object, zoals een rubberen band. Om het te berekenen, houdt men rekening met hoeveel het object was misvormd (x), evenals de constanteelastisch van dit object (k), gemeten in newtonpermetro. Als een object een elastische constante heeft van 800 N/m, dit geeft aan dat, om met één meter te worden vervormd, op dit object wordt ingewerkt door een kracht van 800 N. De formule die wordt gebruikt om de elastische potentiële energie te berekenen is als volgt:
Bezoek ons specifieke artikel voor meer informatie over deze vorm van energie: Energie potentieel.
mechanische energie
DE mechanische energie en de som van kinetische en potentiële energie. Met andere woorden, het is alle energie die verband houdt met de beweging van een lichaam. De formule voor mechanische energie is als volgt:
Formule voor mechanische energiebesparing:
De formule voor het behoud van mechanische energie is zodanig dat de som van kinetische energie en potentiële energie gelijk is voor alle punten in een mechanisch systeem waar geen dissipatieve krachten werken.
ENCi en isZie -uiteindelijke en initiële kinetische energie
ENCi en isfederale politie -uiteindelijke en initiële kinetische energie
Hoewel de bovenstaande formule algemeen is en in elk geval kan worden toegepast waar mechanische energie indien behouden, is het noodzakelijk om te benadrukken dat elk geval een andere vorm van energie kan presenteren potentieel. Het oplossen van oefeningen is dus de beste manier om de verschillende gevallen te begrijpen.
Lees ook:Vrije val - begrijp deze beweging beter wanneer er geen wrijvingskracht is
Opgeloste oefeningen over het behoud van mechanische energie
Vraag 1 - Een lichaam met massa m = 2,0 kg rust tegen een veer met een elastische constante gelijk aan 5000 N/m, samengedrukt met 2 cm (0,02 m). Verwaarloos de dissipatieve krachten en bepaal op basis van de figuur de hoogte die het lichaam bereikt nadat de veer is losgelaten en markeer het juiste alternatief.
(Gegevens: g = 10 m/s²)
a) 4 cm
b) 10 cm
c) 5 cm
d) 20 cm
e) 2 cm
Sjabloon: letter C.
Resolutie:
Om de oefening op te lossen, is het noodzakelijk om de wet van behoud van mechanische energie toe te passen. In die zin zien we dat de initiële mechanische energie een puur elastisch potentieel is en dat de uiteindelijke mechanische energie een puur zwaartekrachtpotentieel is. Op deze manier moeten we de volgende berekening maken:
Op basis van de ontwikkelde berekening vinden we dat het lichaam stijgt tot een maximale hoogte van 5 cm, dus het juiste alternatief is de letter C.
Vraag 2 - Een lichaam wordt losgelaten van de rest van een helling op een hoogte van 4 m. Bepaal de snelheid waarmee het lichaam zal zijn wanneer het 2 m boven de grond is en geef het juiste alternatief aan.
a) 2√10 m/s
b) 20 m/s
c) 4√10 m/s
d) 2√5 m/s
e) 3√2 m/s
Sjabloon: letter A.
Resolutie:
We moeten de wet van behoud van mechanische energie toepassen op de hoogste punten en op het hoogtepunt gelijk aan 2 m. Om dit correct te doen, moeten we onthouden dat het lichaam op het hoogste punt in rust was, dus al zijn mechanische energie werd uitgedrukt in de vorm van zwaartekracht-potentiële energie. Op het punt waar de hoogte gelijk is aan 2 m, is er zoveel energiepotentieelzwaartekrachthoe veelenergiekinetiek. Let op de berekening in de volgende afbeelding:
Aan het einde van de bovenstaande berekening, toen we de vierkantswortel van 40 berekenden, hebben we het getal ontbonden zodat het resultaat 2√10 opleverde, dus het juiste alternatief is de letter A.
Door Rafael Hellerbrock
Natuurkunde leraar
Bron: Brazilië School - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/principio-conservacao-energia-mecanica.htm