Energiamechanika jest wielkość fizyczna wspinać się, mierzony w dżulach, zgodnie z SI. Jest to suma energii kinetycznej i potencjalnej układu fizycznego. W systemach konserwatywnych, czyli bez tarcie, energia mechaniczna pozostaje stała.
Zobacz też:Elektrostatyka: czym jest ładunek elektryczny, elektryfikacja, statyka i inne pojęcia
Wprowadzenie do energii mechanicznej
Kiedy cząstka o masie ruchyswobodnie na pewno przez przestrzeń prędkość i bez cierpienia działania siła niektórzy, mówimy, że niesie ze sobą pewną ilość czysta energiakinetyka. Jeśli jednak ta cząsteczka zaczyna wchodzić w jakąś interakcję (grawitacyjny, elektrycznymagnetycznego lub elastycznego), mówimy, że ma również energiapotencjał.
Energia potencjalna jest zatem formą energii, którą można przechowywać lub przechowywać; podczas gdy energia kinetyczna jest zależna od prędkości cząstki.
Teraz, gdy zdefiniowaliśmy pojęcia energii kinetycznej i energii potencjalnej, możemy lepiej zrozumieć, na czym polega energia mechaniczna: jest to całość energii związana ze stanem ruchu ciała.
Zobacz też: Elementy, wzory i główne pojęcia związane z obwodami elektrycznymi
Wzory energii mechanicznej
Formuła energiakinetyka, który odnosi się do makaron (m) i prędkość (v) ciała, to jest to, sprawdź:
IDO - energia kinetyczna
mi - makaron
v - prędkość
P – ilość ruchu
TEN energiapotencjał, z kolei istnieje w różnych formach. Najczęstsze są jednak energie potencjalne grawitacyjne i sprężyste, których wzory przedstawiono poniżej:
k – stała sprężystości (N/m)
x – deformacja
Podczas grawitacyjna energia potencjalna, jak sama nazwa wskazuje, jest związana z lokalną grawitacją i wysokością, na której ciało znajduje się w stosunku do podłoża, energiapotencjałelastyczny powstaje, gdy jakieś elastyczne ciało jest zdeformowane, jak podczas rozciągania gumki.
W tym przykładzie cała energia potencjalna jest „przechowywana” w gumce i można do niej uzyskać dostęp później. Aby to zrobić, po prostu zwolnij pasek, aby cała energia potencjalna sprężystości została zamieniona na energię kinetyczną.
Suma tych dwóch form energii — kinetycznej i potencjalnej — nazywa się energia mechaniczna:
IM - energia mechaniczna
IDO - energia kinetyczna
IP - energia potencjalna
Zachowanie energii mechanicznej
TEN oszczędzanie energii jest jedną z zasad fizyka. Według niego, całkowita ilość energii w systemie musi być zachowana. Innymi słowy, energia nigdy nie jest straconalubUtworzony, ale raczej przekształcone w różne formy.
Oczywiście zasada zachowania energii mechanicznej wynika z zasady oszczędzania energii. Mówimy, że energia mechaniczna jest zachowana kiedy nie ma żadnychsiły rozpraszające, takich jak tarcie lub opór powietrza, zdolne do przekształcania go w inne formy energii, takie jak termiczny.
sprawdzić przykłady:
Gdy ciężkie pudło przesuwa się po rampie ciernej, część energia kinetyczna pudełka jest rozpraszana, a potem interfejs między pudełkiem a rampą trochę cierpi wzrost temperatura: To tak, jakby energia kinetyczna pudełka była przenoszona na atomy na styku, powodując ich coraz większe oscylacje. To samo dzieje się, gdy wciskamy hamulec samochodu: tarcza hamulcowa robi się coraz gorętsza, aż samochód całkowicie się zatrzyma.
Zobacz też:Co to jest siła tarcia? Sprawdź naszą mapę myśli
W idealna sytuacja, w którym ruch odbywa się bez działania jakichkolwiek sił rozpraszających, energia mechaniczna zostanie zachowana. Wyobraź sobie sytuację, w której ciało kołysze się swobodnie bez tarcia z powietrzem. W tej sytuacji dwa punkty A i B, względem położenia wahadła, są zgodne z tą zależnością:
IZŁY – Energia mechaniczna w punkcie A
IMB – Energia mechaniczna w punkcie B
ITUTAJ – Energia kinetyczna w punkcie A
ICB – Energia kinetyczna w punkcie B
IPATELNIA – Energia potencjalna w punkcie A
IPB – Energia potencjalna w punkcie B
Biorąc pod uwagę dwie pozycje idealnego, pozbawionego tarcia układu fizycznego, energia mechaniczna w punkcie A i energia mechaniczna w punkcie B będą równe co do wielkości. Jednak możliwe jest, że w różnych częściach tego układu energia kinetyczna i potencjalna zmieniają pomiar tak, że ich suma pozostaje taka sama.
Zobacz też: Pierwsze, drugie i trzecie prawo Newtona – wprowadzenie, mapa myśli i ćwiczenia
Ćwiczenia z energii mechanicznej
Pytanie 1) Ciężarówka o wadze 1500 kg porusza się z prędkością 10 m/s po 10-metrowym wiaduktze, zbudowanym nad ruchliwą aleją. Określ moduł energii mechanicznej wózka w stosunku do alei.
Dane: g = 10 m/s²
a) 1.25.104 jot
b) 7,25,105 jot
c) 15105 jot
d) 2.25.105 jot
e) 9.3.103 jot
Szablon: Litera D
Rozkład:
Aby obliczyć energię mechaniczną wózka, dodamy energię kinetyczną do energii potencjalnej grawitacji, obserwuj:
Na podstawie powyższych obliczeń stwierdziliśmy, że energia mechaniczna tej ciężarówki w stosunku do podłogi alei wynosi 2,25.105 J dlatego poprawną odpowiedzią jest litera d.
Pytanie 2) Kubełkowy zbiornik na wodę o pojemności 10 000 l jest wypełniony do połowy swojej całkowitej objętości i umieszczony 15 m nad ziemią. Określ energię mechaniczną tego zbiornika na wodę.
a) 7.5.105 jot
b) 1.5.105 jot
c) 1.5.106 jot
d) 7.5.103 jot
e) 5.0.102 jot
Szablon: Litera a
Rozkład:
Gdy zbiornik na wodę napełni się do połowy objętości i wiedząc, że 1 l wody odpowiada masie 1 kg, obliczymy energię mechaniczną zbiornika na wodę. Dlatego ważne jest, aby zdać sobie sprawę, że w spoczynku energia kinetyczna ciała jest równa 0, a zatem jego energia mechaniczna będzie równa jego energii potencjalnej.
Zgodnie z uzyskanym wynikiem prawidłową alternatywą jest litera a.
Pytanie 3) Jeśli chodzi o energię mechaniczną systemu konserwatywnego, wolnego od sił rozpraszających, sprawdź alternatywę poprawny:
a) W obecności tarcia lub innych sił rozpraszających wzrasta energia mechaniczna poruszającego się ciała.
b) Energia mechaniczna ciała, które porusza się bez działania jakichkolwiek sił rozpraszających, pozostaje stała.
c) Aby energia mechaniczna ciała pozostała stała, konieczne jest, aby przy wzroście energii kinetycznej nastąpił również wzrost energii potencjalnej.
d) Energia potencjalna to część energii mechanicznej związana z prędkością poruszania się ciała.
e) Energia kinetyczna ciała poruszającego się bez działania jakichkolwiek sił rozpraszających pozostaje stała.
Szablon: Literka B
Rozkład:
Spójrzmy na alternatywy:
) FAŁSZYWE - w obecności sił rozpraszających energia mechaniczna maleje.
B) REAL
do) FAŁSZYWE - jeśli następuje wzrost energii kinetycznej, energia potencjalna musi się zmniejszyć, aby energia mechaniczna pozostała stała.
re) FAŁSZYWE - energia kinetyczna to część energii mechanicznej związana z ruchem.
i) FAŁSZYWE - w tym przypadku energia kinetyczna zmniejszy się z powodu sił rozpraszających.
Rafael Hellerbrock
Nauczyciel fizyki
Źródło: Brazylia Szkoła - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/energia-mecanica.htm
