Energijamehanika je fizična količina vzpon, merjeno v džulih, glede na SI. To je enakovredno vsoti kinetične in potencialne energije fizičnega sistema. V konzervativnih sistemih, torej brez trenje, mehanska energija ostaja konstantna.
Glej tudi:Elektrostatika: kaj je električni naboj, elektrifikacija, statični in drugi koncepti
Uvod v mehansko energijo
Ko je delec z maso premikaprosto skozi vesolje, zagotovo hitrost in brez trpljenja zaradi moč za nekatere rečemo, da nosi s seboj neko količino čista energijakinetika. Če pa ta delec začne doživljati nekakšno interakcijo (gravitacijski, električni, na primer magnetna ali elastična), pravimo, da ima tudi energijapotencial.
Potencialna energija je torej oblika energije, ki jo lahko shranimo ali shranimo; medtem ko je kinetična energija tista glede na hitrost delca.
Zdaj, ko smo opredelili koncepte kinetične energije in potencialne energije, lahko jasneje razumemo, kaj mehanska energija sploh je: gre za celotno energijo, povezano s stanjem gibanja telesa.
Glej tudi: Elementi, formule in glavni koncepti, povezani z električnimi vezji
Mehanske formule energije
Formula energijakinetika, ki se nanaša na testenine (m) in hitrost (v) telesa, to je to, preverite:
INÇ - kinetična energija
m - testenine
v - hitrost
P - količina gibanja
THE energijapotencial, po drugi strani obstaja v različnih oblikah. Najpogostejše pa so gravitacijske in elastične potencialne energije, katerih formule so prikazane spodaj:
k - elastična konstanta (N / m)
x - deformacija
Medtem ko gravitacijska potencialna energija, kot že ime pove, je povezano z lokalno gravitacijo in višino, na kateri je telo glede na tla, energijapotencialelastična nastane, ko se neko elastično telo deformira, kot takrat, ko raztegnemo gumico.
V tem primeru je vsa potencialna energija "shranjena" v gumijasti trak in do nje je mogoče dostopati pozneje. Če želite to narediti, samo spustite trak, tako da se vsa elastična potencialna energija spremeni v kinetično energijo.
Vsota teh dveh oblik energije - kinetične in potencialne - se imenuje mehanska energija:
INM - mehanska energija
INÇ - kinetična energija
INP - potencialna energija
Ne ustavi se zdaj... Po oglaševanju je še več;)
Ohranjanje mehanske energije
THE varčevanje z energijo je eno od načel fizika. Po njegovem je treba ohraniti celotno količino energije v sistemu. Z drugimi besedami, energija se nikoli ne izgubialiustvarili, ampak bolj pretvorjena v različne oblike.
Seveda načelo ohranjanja mehanske energije izhaja iz načela varčevanja z energijo. Pravimo, da je mehanska energija ohranjena ko jih sploh nidisipativne sile, kot sta trenje ali vlečenje zraka, ki ga lahko pretvori v druge oblike energije, kot je toplotno.
preveri primeri:
Ko težka škatla zdrsne preko torne rampe, del kinetična energija škatle se razprši, nato pa vmesnik med škatlo in rampo nekoliko trpi povečanje za temperatura: Kot da se kinetična energija škatle prenaša na vmesniške atome, zaradi česar vedno bolj nihajo. Enako se zgodi, ko stopimo na zavoro avtomobila: zavorni disk se vedno bolj segreva, dokler se avto popolnoma ne ustavi.
Glej tudi:Kaj je sila trenja? Oglejte si naš miselni zemljevid
V idealna situacija, pri čemer gibanje poteka brez delovanja razpršilnih sil, bo mehanska energija ohranjena. Predstavljajte si situacijo, ko se telo prosto niha brez trenja z zrakom. V tem primeru dve točki A in B glede na položaj nihala sledita temu razmerju:
INSLAB - Mehanska energija v točki A
INMB - Mehanska energija v točki B
INTUKAJ - Kinetična energija v točki A
INCB - Kinetična energija v točki B
INPAN - Potencialna energija v točki A
INPB - Potencialna energija v točki B
Glede na dva položaja idealnega fizičnega sistema brez trenja bosta mehanski energiji v točki A in mehanski energiji v točki B enaki. Vendar je možno, da v različnih delih tega sistema kinetična in potencialna energija spremenita meritve, tako da ostane njihova vsota enaka.
Glej tudi: Newtonov 1., 2. in 3. zakon - uvod, miselna karta in vaje
Vaje na mehanski energiji
Vprašanje 1) 1500-kilogramski tovornjak potuje s hitrostjo 10 m / s po 10-metrskem viaduktu, zgrajenem nad prometno avenijo. Določite modul mehanske energije viličarja glede na avenijo.
Podatki: g = 10 m / s²
a) 1.25.104 J
b) 7,25,105 J
c) 1.5105 J
d) 2.25.105 J
e) 9.3.103 J
Predloga: Črka D
Resolucija:
Za izračun mehanske energije viličarja bomo sešteli kinetično energijo z gravitacijsko potencialno energijo, upoštevajte:
Na podlagi zgornjega izračuna smo ugotovili, da je mehanska energija tega tovornjaka glede na dno drevesa enaka 2.25.105 J, zato je pravilen odgovor črka d.
Vprašanje 2) Kubični rezervoar za vodo, 10.000 l, se napolni do polovice celotne prostornine in postavi 15 m nad tlemi. Določite mehansko energijo tega rezervoarja za vodo.
a) 7.5.105 J
b) 1.5.105 J
c) 1.5.106 J
d) 7.5.103 J
e) 5.0.102 J
Predloga: Črka a
Resolucija:
Ko je rezervoar za vodo napolnjen do polovice prostornine in če vemo, da 1 l vode ustreza masi 1 kg, bomo izračunali mehansko energijo rezervoarja za vodo. Zato se je treba zavedati, da je kinetična energija telesa v mirovanju enaka 0, zato bo njegova mehanska energija enaka njegovi potencialni energiji.
Glede na dobljeni rezultat je pravilna alternativa črka a.
Vprašanje 3) Glede mehanske energije konzervativnega sistema, ki nima razpršitvenih sil, preverite alternativo pravilno:
a) V prisotnosti trenja ali drugih razpršitvenih sil se mehanska energija gibljivega telesa poveča.
b) Mehanska energija telesa, ki se giblje brez vpliva razpršitvenih sil, ostaja nespremenjena.
c) Da mehanska energija telesa ostane nespremenjena, je treba, ko se poveča kinetična energija, povečati tudi potencialna energija.
d) Potencialna energija je del mehanske energije, povezan s hitrostjo gibanja telesa.
e) Kinetična energija telesa, ki se giblje brez vpliva razpršitvenih sil, ostaja nespremenjena.
Predloga: Črka B
Resolucija:
Oglejmo si alternative:
The) FALSE - ob prisotnosti razpršilnih sil se mehanska energija zmanjša.
B) REALNO
ç) FALSE - če pride do povečanja kinetične energije, se mora potencialna energija zmanjšati, tako da mehanska energija ostane nespremenjena.
d) FALSE - kinetična energija je del mehanske energije, povezan z gibanjem.
in) FALSE - v tem primeru se bo kinetična energija zmanjšala zaradi razpršitvenih sil.
Avtor Rafael Hellerbrock
Učitelj fizike
