Сохранение механической энергии: что это, упражнения

THE сохранениедаетэнергиямеханика один из законов механики, проистекающих из принципвсохранениедаетэнергия. По закону сохранения механической энергии, когда нет диссипативная сила действует на тело, вся его энергия, связанная с движением, остается постоянной. Это равносильно утверждению, что кинетическая энергия и энергияпотенциал тела никогда не меняются.

Понимание закона сохранения механической энергии необходимо для решения большого количества задач. Физические ситуации, приближающиеся к идеальным, поэтому это один из самых востребованных вопросов в данной области. дает Механика в тестах Enem.

Смотрите также: Тяга - поймите эту другую физическую концепцию, изучаемую механикой.

Что такое сохранение механической энергии?

THE сохранениедаетэнергиямеханика утверждает, что вся энергия, связанная с движением тела, остается постоянной, когда на него не действуют диссипативные силы, такие как силы трения и сопротивления.

Когда мы говорим, что механическая энергия сохраненный, это означает, что сумма

энергиякинетика с потенциальная энергияодинаково всегда и в любом положении. Другими словами, никакая часть механической энергии системы не преобразуется в другие формы энергии, такие как Термальная энергия.

Учитывая вышеизложенное, согласно закон сохранения механической энергии, в недиссипативной системе мы можем сказать, что механические энергии в двух различных положениях равны.

А ТАКЖЕ_M - механическая энергия

А ТАКЖЕ_Ç - кинетическая энергия

А ТАКЖЕ_п - потенциальная энергия

Чтобы лучше понять концепцию сохранения механической энергии, необходимо знать, что это такое. энергиякинетика а также энергияпотенциал поэтому мы кратко объясним каждую из этих концепций в следующих разделах.

Согласно закону энергосбережения, механическая энергия автомобиля на рисунке постоянна во всех точках.

Кинетическая энергия

THE энергиякинетика это энергия, содержащаяся в любом теле, имеющем количество движения не нуль, то есть, пока тело макароны а также скорость, он будет наделен определенным количеством кинетической энергии.

THE энергиякинетика является скалярное величие чье подразделение, согласно sсистема яМеждународные единицы, а джоуль (J). Формула кинетической энергии утверждает, что эта энергия равна произведению макароны (м) и квадратныйдаетскорость (v²) разделить на 2.

м - макароны

v - скорость

А ТАКЖЕ_Ç - кинетическая энергия

Чтобы узнать больше об этой форме энергии, посетите нашу конкретную статью: Кинетическая энергия.

Потенциальная энергия

THE энергияпотенциал это форма энергии, которую можно накапливать и которая напрямую зависит от должность где тело находится по отношению к некоторому полю сила, такой как гравитационное поле, электрическое поле а также магнитное поле.

THE энергияпотенциал может накапливаться в теле только тогда, когда он подвергается действию силаконсервативный, то есть сила, которая всегда прикладывает к телу одно и то же количество энергии, независимо от пройденного пути.

Примером консервативной силы является сила Масса: если тело поднимается против действия силы тяжести с земли на определенную высоту, независимо от траектории, пройденной этим телом, прирост потенциальной энергии будет зависеть исключительно от разницы между двумя высоты.

Когда дело доходит до упражнений на сохранение механической энергии, есть еще два распространенных типа потенциальной энергии: гравитационно потенциальная энергия и упругая потенциальная энергия. Гравитационная потенциальная энергия - это форма энергии, относящаяся к высоте тела относительно земли. Это зависит от массы тела, от ускорение свободного падения на месте и на высоте

грамм - сила тяжести (м / с²)

ЧАС - высота (м)

THEупругая потенциальная энергияэто тот, который связан с деформация какого-то предмета, например, резинки. Для его расчета учитывается, насколько объект был деформированный (x), а также постоянныйэластичный этого объекта (k), измеренного в ньютоннаметро. Если объект имеет упругую постоянную 800 Н / м, это означает, что для деформации на один метр на этот объект действует сила в 800 Н. Формула, используемая для расчета упругой потенциальной энергии, имеет следующий вид:

Чтобы узнать больше об этой форме энергии, посетите нашу конкретную статью: Энергия потенциал.

механическая энергия

THE механическая энергия и сумма кинетической и потенциальной энергий. Другими словами, это вся энергия, связанная с движением тела. Формула механической энергии выглядит следующим образом:

Формула сохранения механической энергии

Формула сохранения механической энергии такова, что сумма кинетической энергии и потенциальной энергии равна для любых точек механической системы, в которых не действуют диссипативные силы.

А ТАКЖЕ_Ci и является_{Cf -}конечная и начальная кинетическая энергия

А ТАКЖЕ_Ci и является_{Федеральная полиция -}конечная и начальная кинетическая энергия

Хотя приведенная выше формула является общей и может применяться в любом случае, когда механическая энергия при сохранении необходимо подчеркнуть, что в каждом случае может быть своя форма энергии. потенциал. Таким образом, решение упражнений - лучший способ разобраться в различных случаях.

Читайте тоже:Свободное падение - лучше понять это движение, когда нет силы трения

Решенные упражнения на сохранение механической энергии

Вопрос 1 - Тело массой m = 2,0 кг упирается в пружину с упругостью 5000 Н / м, сжатую на 2 см (0,02 м). Пренебрегая диссипативными силами и основываясь на цифре, определите высоту, достигаемую телом после отпускания пружины, и отметьте правильный вариант.

(Данные: g = 10 м / с²)

а) 4 см

б) 10 см

в) 5 см

г) 20 см

д) 2 см

Шаблон: буква С.

Разрешение:

Для решения упражнения необходимо применить закон сохранения механической энергии. В этом смысле мы видим, что начальная механическая энергия - это чисто упругий потенциал, а конечная механическая энергия - чисто гравитационный потенциал. Таким образом, мы должны произвести следующий расчет:

На основе разработанного расчета находим, что тело поднимается на максимальную высоту 5 см, поэтому правильной альтернативой является буква С.

Вопрос 2 - Кузов освобождается от остальной части пандуса на высоте 4 м. Определите скорость, с которой будет двигаться тело на высоте 2 м над землей, и укажите правильный вариант.

а) 2√10 м / с

б) 20 м / с

в) 4√10 м / с

г) 2√5 м / с

д) 3√2 м / с

Шаблон: буква А.

Разрешение:

Мы должны применять закон сохранения механической энергии в самых высоких точках и в точке высотой, равной 2 м. Чтобы сделать это правильно, мы должны помнить, что в наивысшей точке тело находилось в состоянии покоя, поэтому вся его механическая энергия была выражена в форме гравитационной потенциальной энергии. В точке, где высота равна 2 м, столько энергияпотенциалгравитационныйсколькоэнергиякинетика. Обратите внимание на расчет на следующем рисунке:

В конце приведенного выше расчета, когда мы вычислили квадратный корень из 40, мы разложили на множители это число так, чтобы результат дал 2√10, поэтому правильной альтернативой является буква A.

Рафаэль Хеллерброк
Учитель физики

Источник: Бразильская школа - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/principio-conservacao-energia-mecanica.htm