THE ochranadávaenergiemechanika je jedným zo zákonov mechaniky, z ktorého vychádza princípvochranadávaenergie. Podľa zákona o zachovaní mechanickej energie, keď žiadny disipatívna sila pôsobí na telo, všetka jeho energia spojená s pohybom sa udržuje konštantná. Toto je ekvivalentné tvrdeniu, že Kinetická energia a energiepotenciál tela sa nikdy nezmení.
Pochopenie zákona zachovania mechanickej energie je nevyhnutné pre vyriešenie veľkého počtu situácie vo fyzike, ktoré sa blížia k ideálnym situáciám, takže ide o jednu z najžiadanejších otázok v tejto oblasti dáva Mechanika v testoch Enem.
Pozri tiež: Pohon - pochopte tento ďalší fyzikálny koncept študovaný mechanikou
Čo je to úspora mechanickej energie?
THE ochranadávaenergiemechanika uvádza, že všetka energia súvisiaca s pohybom tela sa udržiava konštantná, keď na ňu nepôsobia žiadne disipatívne sily, ako sú trecie a brzdné sily.
Keď hovoríme, že mechanická energia je konzervované, to znamená, že súčet energiekinetika s potenciálna energiaje stále rovnaké a v každej polohe
. Inými slovami, žiadna časť mechanickej energie systému sa nepremieňa na iné formy energie, ako napr Termálna energia.Vzhľadom na uvedené je podľa zákon zachovania mechanickej energie, v nedisipatívnom systéme môžeme povedať, že mechanické energie v dvoch odlišných polohách sú rovnaké.
AM - mechanická energia
AÇ - Kinetická energia
AP - potenciálna energia
Aby sme lepšie pochopili koncept zachovania mechanickej energie, je potrebné vedieť, čo to je energiekinetika a energiepotenciál, takže každý z týchto pojmov stručne vysvetlíme v nasledujúcich témach.
Kinetická energia
THE energiekinetika je energia obsiahnutá v každom tele, ktoré má a množstvo pohybu nie null, teda pokiaľ má telo cestoviny a rýchlosť, bude vybavený určitým množstvom kinetickej energie.
THE energiekinetika je skalárna veľkosť ktorého jednotka podľa ssystém JaMedzinárodné jednotkya joule (J). Vzorec kinetickej energie uvádza, že táto energia sa rovná súčinu produktu cestoviny (m) a námestiedávarýchlosť (v²) vydelené 2.
m - cestoviny
v - rýchlosť
AÇ - Kinetická energia
Ak sa chcete dozvedieť viac informácií o tejto forme energie, navštívte náš konkrétny článok: Kinetická energia.
Potenciálna energia
THE energiepotenciál je to forma energie, ktorú je možné skladovať a ktorá priamo závisí od pozíciu kde telo je vo vzťahu k nejakej oblasti sila, ako gravitačné pole, elektrické pole a magnetické pole.
THE energiepotenciál sa môže akumulovať v tele, iba ak je predmetom pôsobenia a silakonzervatívny, teda sila, ktorá na telo aplikuje vždy rovnaké množstvo energie bez ohľadu na to, akou cestou sa uberie.
Príkladom konzervatívnej sily je sila Váha: ak je telo zdvihnuté proti pôsobeniu silového závažia zo zeme do určitej výšky, bez ohľadu na to trajektóriu prejdenú týmto telesom, potenciálny energetický zisk bude závisieť výlučne od rozdielu medzi týmito dvoma výšky.
Pokiaľ ide o cvičenia na šetrenie mechanickej energie, existujú dva ďalšie bežné typy potenciálnej energie: a gravitačná potenciálna energia a elastická potenciálna energia. Gravitačná potenciálna energia je forma energie vo vzťahu k výške tela vo vzťahu k zemi. Závisí to od telesnej hmotnosti, od gravitačné zrýchlenie na mieste a vo výške
g - gravitácia (m / s²)
H - výška (m)
THEelastická potenciálna energiaje ten, ktorý súvisí s deformácia nejakého predmetu, napríklad gumičky. Pri jeho výpočte sa vezme do úvahy, koľko bol predmet deformovaný (x), ako aj konštantnýelastické tohto objektu (k), merané v Newtonzametro. Ak má objekt elastickú konštantu 800 N / m, znamená to, že na deformáciu o jeden meter pôsobí tento objekt silou 800 N. Vzorec použitý na výpočet elastickej potenciálnej energie je nasledovný:
Ak sa chcete dozvedieť viac informácií o tejto forme energie, navštívte náš konkrétny článok: Energie potenciál.
mechanická energia
THE mechanická energia a súčet kinetických a potenciálnych energií. Inými slovami, je to všetko energia, ktorá súvisí s pohybom tela. Vzorec pre mechanickú energiu je nasledovný:
Vzorec na zachovanie mechanickej energie
Vzorec na zachovanie mechanickej energie je taký, že súčet kinetickej energie a potenciálnej energie je rovnaký pre všetky body v mechanickom systéme, kde nepôsobia disipatívne sily.
ACi a jePorov -konečná a počiatočná kinetická energia
ACi a jeFederálna polícia -konečná a počiatočná kinetická energia
Aj keď vyššie uvedený vzorec je všeobecný a možno ho použiť v každom prípade, keď je to mechanická energia ak sú konzervované, je potrebné zdôrazniť, že každý prípad môže predstavovať inú formu energie potenciál. Riešenie cvičení je teda najlepším spôsobom, ako porozumieť rôznym prípadom.
Prečítajte si tiež:Voľný pád - lepšie pochopte tento pohyb, pri ktorom nevzniká trecia sila
Vyriešené cvičenia na šetrenie mechanickej energie
Otázka 1 - Teleso s hmotnosťou m = 2,0 kg spočíva na pružine s elastickou konštantou rovnajúcou sa 5 000 N / m, stlačenej o 2 cm (0,02 m). Zanedbaním disipatívnych síl a na základe obrázku určite výšku, ktorú dosiahne telo po uvoľnení pružiny, a označte správnu alternatívu.
(Údaje: g = 10 m / s²)
a) 4 cm
b) 10 cm
c) 5 cm
d) 20 cm
e) 2 cm
Šablóna: písmeno C.
Rozhodnutie:
Na riešenie tohto cvičenia je potrebné uplatniť zákon zachovania mechanickej energie. V tomto zmysle vidíme, že počiatočná mechanická energia je čisto elastický potenciál a konečná mechanická energia je čisto gravitačný. Týmto spôsobom musíme urobiť nasledujúci výpočet:
Na základe vypracovaného výpočtu zistíme, že telo vystúpi do maximálnej výšky 5 cm, takže správnou alternatívou je písmeno C.
Otázka 2 - Telo sa uvoľní zo zvyšku rampy vo výške 4 m. Určte rýchlosť, ktorou sa bude telo nachádzať, keď bude 2 m nad zemou, a naznačte správnu alternatívu.
a) 2√10 m / s
b) 20 m / s
c) 4√10 m / s
d) 2√5 m / s
e) 3√2 m / s
Šablóna: písmeno A.
Rozhodnutie:
Zákon zachovania mechanickej energie musíme uplatňovať v najvyšších bodoch a vo výške rovnajúcej sa 2 m. Aby sme to dosiahli správne, musíme si uvedomiť, že v najvyššom bode bolo telo v pokoji, takže všetka jeho mechanická energia bola vyjadrená vo forme gravitačnej potenciálnej energie. V mieste, kde sa výška rovná 2 m, je toľko energiepotenciálgravitačnékoľkoenergiekinetika. Všimnite si výpočet na nasledujúcom obrázku:
Na konci vyššie uvedeného výpočtu, keď sme vypočítali druhú odmocninu čísla 40, sme faktorovali číslo tak, aby výsledok priniesol hodnotu 2√10, takže správnou alternatívou je písmeno A.
Autor: Rafael Hellerbrock
Učiteľ fyziky
Zdroj: Brazílska škola - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/principio-conservacao-energia-mecanica.htm