THE conservaredăenergiemecanica este una dintre legile mecanicii care decurg din principiuînconservaredăenergie. Conform legii conservării energiei mecanice, atunci când niciuna forță disipativă acționează asupra unui corp, toată energia sa legată de mișcare este menținută constantă. Acest lucru este echivalent cu a spune că energie kinetică si energiepotenţial a corpului nu se schimbă niciodată.
Înțelegerea legii conservării energiei mecanice este esențială pentru rezolvarea unui număr mare de Situații de fizică care abordează situații ideale, deci aceasta este una dintre cele mai solicitate probleme în domeniu dă Mecanică în testele Enem.
Vezi și: Tracțiune - înțelegeți acest alt concept fizic studiat de mecanică
Ce este conservarea mecanică a energiei?
THE conservaredăenergiemecanica afirmă că toată energia legată de mișcarea unui corp este menținută constantă atunci când nicio forță disipativă, cum ar fi fricțiunea și forța de tragere, nu acționează asupra ei.
Când spunem că energia mecanică este
conservat, aceasta înseamnă că suma energiecinetica cu energie potențialăeste la fel în orice moment și în orice poziție. Cu alte cuvinte, nicio porțiune din energia mecanică a unui sistem nu este transformată în alte forme de energie, cum ar fi Energie termală.Având în vedere cele de mai sus, conform legea conservării energiei mecanice, într-un sistem nedisipativ, putem spune că energiile mecanice în două poziții distincte sunt egale.
ȘIM - energie mecanică
ȘIÇ - energie kinetică
ȘIP - energie potențială
Pentru ca noi să înțelegem mai bine conceptul de conservare a energiei mecanice, este necesar să știm ce este energiecinetica și energiepotenţial, deci vom explica pe scurt fiecare dintre aceste concepte în următoarele subiecte.
Energie kinetică
THE energiecinetica este energia conținută în orice corp care are o cantitatea de mișcare nu nul, adică atâta timp cât are corpul Paste și viteză, va fi dotat cu o anumită cantitate de energie cinetică.
THE energiecinetica este măreția scalară a cărei unitate, conform ssistem EuUnități internaționale, si joule (J). Formula energiei cinetice afirmă că această energie este egală cu produsul Paste (m) și pătratdăviteză (v²) împărțit la 2.
m - Paste
v - viteză
ȘIÇ - energie kinetică
Pentru a afla mai multe despre această formă de energie, vizitați articolul nostru specific: Energie kinetică.
Nu te opri acum... Există mai multe după publicitate;)
Energie potențială
THE energiepotenţial este o formă de energie care poate fi stocată și care depinde direct de poziţie unde un corp este în raport cu un câmp al putere, la fel ca câmp gravitațional, câmp electric și camp magnetic.
THE energiepotenţial poate fi acumulat într-un corp numai atunci când este supus acțiunii unui putereconservator, adică o forță care aplică întotdeauna aceeași cantitate de energie unui corp, indiferent de calea parcursă.
Un exemplu de forță conservatoare este putere Greutate: dacă un corp este ridicat împotriva acțiunii forței de greutate de la sol la o anumită înălțime, indiferent de traiectoria parcursă de acest corp, câștigul de energie potențial va depinde exclusiv de diferența dintre cele două înălțimi.
Când vine vorba de exerciții de conservare a energiei mecanice, există două tipuri mai comune de energie potențială: a energia potențială gravitațională si energie potențială elastică. Energia potențială gravitațională este forma energiei față de înălțimea unui corp față de sol. Depinde de masa corporală, de accelerația gravitațională pe loc și la înălțime
g - greutate (m / s²)
H - înălțime (m)
THEenergie potențială elasticăeste cel legat de deformare a unui obiect, ca o bandă de cauciuc. Pentru a-l calcula, se ia în considerare cât a fost obiectul deformat (x), precum și constantelastic a acestui obiect (k), măsurat în Newtonpemetrou. Dacă un obiect are o constantă elastică de 800 N / m, acest lucru indică faptul că, pentru a fi deformat cu un metru, acest obiect este acționat de o forță de 800 N. Formula utilizată pentru calcularea energiei potențiale elastice este următoarea:
Pentru a afla mai multe despre această formă de energie, vizitați articolul nostru specific: Energie potenţial.
energie mecanică
THE energie mecanică si suma energiilor cinetice și potențiale. Cu alte cuvinte, toată energia este legată de mișcarea unui corp. Formula pentru energia mecanică este următoarea:
Formula de conservare a energiei mecanice
Formula pentru conservarea energiei mecanice este astfel încât suma energiei cinetice și a energiei potențiale este egală pentru orice puncte dintr-un sistem mecanic în care nu acționează forțe disipative.
ȘICi si esteCf -energia cinetică finală și inițială
ȘICi si estePoliția federală -energia cinetică finală și inițială
Deși formula de mai sus este generală și poate fi aplicată în orice caz în care energia mecanică dacă este conservat, este necesar să subliniem că fiecare caz poate prezenta o formă diferită de energie potenţial. Astfel, rezolvarea exercițiilor este cel mai bun mod de a înțelege diferitele cazuri.
Citește și:Căderea liberă - înțelegeți mai bine această mișcare în care nu există forță de frecare
Exerciții rezolvate privind conservarea energiei mecanice
Intrebarea 1 - Un corp cu masa m = 2,0 kg se sprijină de un arc cu o constantă elastică egală cu 5000 N / m, comprimat cu 2 cm (0,02 m). Neglijând forțele disipative și pe baza figurii, determinați înălțimea atinsă de corp după eliberarea arcului și marcați alternativa corectă.
(Date: g = 10 m / s²)
a) 4 cm
b) 10 cm
c) 5 cm
d) 20 cm
e) 2 cm
Părere: litera C.
Rezoluţie:
Pentru a rezolva exercițiul, este necesar să se aplice legea conservării energiei mecanice. În acest sens, vedem că energia mecanică inițială este potențial pur elastic, iar energia mecanică finală este pur potențial gravitațional. În acest fel, trebuie să facem următorul calcul:
Pe baza calculului dezvoltat, constatăm că corpul se ridică la o înălțime maximă de 5 cm, deci alternativa corectă este litera C.
Intrebarea 2 - Un corp este eliberat de restul unei rampe la o înălțime de 4 m. Determinați viteza la care va fi corpul atunci când este la 2 m deasupra solului și indicați alternativa corectă.
a) 2√10 m / s
b) 20 m / s
c) 4√10 m / s
d) 2√5 m / s
e) 3√2 m / s
Părere: litera a.
Rezoluţie:
Trebuie să aplicăm legea conservării energiei mecanice la cele mai înalte puncte și la punctul de înălțime egal cu 2 m. Pentru a face acest lucru corect, trebuie să ne amintim că, în punctul cel mai înalt, corpul era în repaus, deci toată energia sa mecanică a fost exprimată sub forma energiei potențiale gravitaționale. În punctul în care înălțimea este egală cu 2 m, există atât de mult energiepotenţialgravitaționalcât costăenergiecinetica. Rețineți calculul din următoarea figură:
La sfârșitul calculului de mai sus, când am calculat rădăcina pătrată de 40, am luat în calcul numărul astfel încât rezultatul să dea 2√10, deci alternativa corectă este litera A.
De Rafael Hellerbrock
Profesor de fizică
