TEN ochronadajeenergiamechanika jest jednym z praw mechaniki, które wynikają z zasadawochronadajeenergia. Zgodnie z prawem zachowania energii mechanicznej, gdy brak siła rozpraszająca działa na ciało, cała jego energia związana z ruchem jest utrzymywana na stałym poziomie. Jest to równoznaczne z powiedzeniem, że energia kinetyczna i energiapotencjał ciała nigdy się nie zmienia.
Zrozumienie prawa zachowania energii mechanicznej jest niezbędne do rozwiązania dużej liczby Sytuacje fizyczne, które zbliżają się do sytuacji idealnych, więc jest to jedno z najbardziej pożądanych zagadnień w tej dziedzinie daje Mechanika w testach Enem.
Zobacz też: Trakcja - zrozum tę inną koncepcję fizyczną badaną przez Mechaników
Co to jest mechaniczne oszczędzanie energii?
TEN ochronadajeenergiamechanika stwierdza, że cała energia związana z ruchem ciała jest utrzymywana na stałym poziomie, gdy nie działają na nie siły rozpraszające, takie jak siły tarcia i oporu.
Kiedy mówimy, że energia mechaniczna jest konserwowany
, oznacza to, że suma energiakinetyka z energia potencjalnajest taki sam przez cały czas i w każdej pozycji. Innymi słowy, żadna część energii mechanicznej systemu nie jest przekształcana w inne formy energii, takie jak Energia cieplna.Biorąc pod uwagę powyższe, zgodnie z prawo zachowania energii mechanicznej, w systemie nierozpraszającym możemy powiedzieć, że energie mechaniczne w dwóch różnych pozycjach są równe.
IM - energia mechaniczna
IDO - energia kinetyczna
IP - energia potencjalna
Abyśmy mogli lepiej zrozumieć pojęcie zachowania energii mechanicznej, musimy wiedzieć, co to jest energiakinetyka i energiapotencjał, więc pokrótce wyjaśnimy każde z tych pojęć w kolejnych tematach.
Energia kinetyczna
TEN energiakinetyka to energia zawarta w każdym ciele, które ma ilość ruchu nie null, to znaczy tak długo, jak ciało ma makaron i prędkość, będzie obdarzony pewną ilością energii kinetycznej.
TEN energiakinetyka jest skalarna wielkość którego jednostka, według ssystem jaJednostki międzynarodowe, a dżul (JOT). Wzór na energię kinetyczną stwierdza, że energia ta jest równa iloczynowi makaron (m) i kwadratdajeprędkość (v²) podzielone przez 2.
mi - makaron
v - prędkość
IDO - energia kinetyczna
Aby dowiedzieć się więcej o tej formie energii, odwiedź nasz konkretny artykuł: Energia kinetyczna.
Energia potencjalna
TEN energiapotencjał jest to forma energii, którą można przechowywać i która zależy bezpośrednio od pozycja gdzie ciało jest w stosunku do jakiegoś pola siła, tak jak pole grawitacyjne, pole elektryczne i pole magnetyczne.
TEN energiapotencjał może gromadzić się w ciele tylko wtedy, gdy podlega działaniu siłakonserwatywny, czyli siła, która zawsze przykłada tę samą ilość energii do ciała, niezależnie od obranej drogi.
Przykładem siły konserwatywnej jest siła Waga: jeśli ciało zostanie podniesione wbrew działaniu siły ciężaru z ziemi na określoną wysokość, niezależnie od trajektorii przebytej przez to ciało, potencjalny zysk energii będzie zależał wyłącznie od różnicy między nimi wysokości.
Jeśli chodzi o ćwiczenia dotyczące zachowania energii mechanicznej, istnieją jeszcze dwa popularne typy energii potencjalnej: a grawitacyjna energia potencjalna i elastyczna Energia potencjalna. Energia potencjalna grawitacji jest formą energii w stosunku do wysokości ciała względem podłoża. To zależy od masy ciała, od przyspieszenie grawitacyjne w miejscu i na wysokości
sol – grawitacja (m/s²)
H – wzrost (m)
TENelastyczna Energia potencjalnajest ten związany z odkształcenie jakiegoś przedmiotu, na przykład gumki. Aby to obliczyć, bierze się pod uwagę, ile był obiekt zdeformowany (x), jak również stałyelastyczny tego obiektu (k), mierzone w niutonzametro. Jeśli obiekt ma stałą sprężystości 800 N/m, oznacza to, że aby odkształcić się o jeden metr, na obiekt działa siła 800 N. Wzór używany do obliczenia energii potencjalnej sprężystości jest następujący:
Aby dowiedzieć się więcej o tej formie energii, odwiedź nasz konkretny artykuł: Energia potencjał.
energia mechaniczna
TEN energia mechaniczna i suma energii kinetycznej i potencjalnej. Innymi słowy, cała energia jest związana z ruchem ciała. Wzór na energię mechaniczną jest następujący:
Wzór zachowania energii mechanicznej
Wzór zachowania energii mechanicznej jest taki, że suma energii kinetycznej i energii potencjalnej jest równa dla dowolnych punktów układu mechanicznego, w których nie działają żadne siły rozpraszające.
ICi i jestPor. -końcowa i początkowa energia kinetyczna
ICi i jestPolicja Federalna -końcowa i początkowa energia kinetyczna
Chociaż powyższy wzór jest ogólny i można go zastosować w każdym przypadku, gdy energia mechaniczna jeśli jest konserwowany, należy podkreślić, że każdy przypadek może prezentować inną formę energii potencjał. Zatem rozwiązywanie ćwiczeń jest najlepszym sposobem na zrozumienie różnych przypadków.
Przeczytaj też:Swobodny spadek - lepiej zrozum ten ruch, gdy nie ma siły tarcia
Rozwiązane ćwiczenia dotyczące zachowania energii mechanicznej
Pytanie 1 - Ciało o masie m = 2,0 kg opiera się o sprężynę o stałej sprężystości równej 5000 N/m ściśniętą o 2 cm (0,02 m). Pomijając siły rozpraszające i na podstawie figury, określ wysokość, jaką ciało osiągnie po zwolnieniu sprężyny i zaznacz poprawną alternatywę.
(Dane: g = 10 m/s²)
a) 4 cm
b) 10 cm
c) 5 cm
d) 20 cm
e) 2 cm
Szablon: litera C.
Rozkład:
Do rozwiązania ćwiczenia konieczne jest zastosowanie zasady zachowania energii mechanicznej. W tym sensie widzimy, że początkowa energia mechaniczna jest czysto elastycznym potencjałem, a końcowa energia mechaniczna jest czysto grawitacyjnym potencjałem. W ten sposób musimy dokonać następującego obliczenia:
Na podstawie opracowanych obliczeń stwierdzamy, że ciało unosi się do maksymalnej wysokości 5 cm, więc prawidłową alternatywą jest litera C.
Pytanie 2 - Ciało zostaje wypuszczone z pozostałej rampy na wysokości 4 m. Określ prędkość, z jaką będzie się znajdowało ciało, gdy znajdzie się na wysokości 2 m nad ziemią i wskaż poprawną alternatywę.
a) 2√10 m/s
b) 20 m/s
c) 4√10 m/s
d) 2√5 m/s
e) 3√2 m/s
Szablon: litera a.
Rozkład:
Musimy zastosować prawo zachowania energii mechanicznej w najwyższych punktach i na wysokości 2m. Aby zrobić to poprawnie, musimy pamiętać, że w najwyższym punkcie ciało znajdowało się w spoczynku, więc cała jego energia mechaniczna została wyrażona w postaci grawitacyjnej energii potencjalnej. W punkcie, w którym wysokość jest równa 2 m, jest ich tak dużo energiapotencjałgrawitacyjnyileenergiakinetyka. Zwróć uwagę na obliczenia na poniższym rysunku:
Na końcu powyższego obliczenia, kiedy obliczyliśmy pierwiastek kwadratowy z 40, rozłożyliśmy liczbę tak, że wynik dał 2√10, więc prawidłową alternatywą jest litera A.
Rafael Hellerbrock
Nauczyciel fizyki
Źródło: Brazylia Szkoła - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/principio-conservacao-energia-mecanica.htm