THE ohranjanjedajeenergijamehanika je eden od zakonov mehanike, ki izhaja iz načelovohranjanjedajeenergija. V skladu z zakonom o ohranjanju mehanske energije, kadar ni disipativna sila deluje na telo, njegova celotna energija, povezana z gibanjem, je nespremenjena. To je enakovredno trditvi, da kinetična energija in energijapotencial telesa se nikoli ne spremenijo.
Razumevanje zakona o ohranjanju mehanske energije je bistvenega pomena za reševanje velikega števila situacije v fiziki, ki se približujejo idealnim situacijam, zato je to eno najbolj zahtevnih vprašanj na tem področju daje Mehanika v Enemovih testih.
Glej tudi: Oprijem - razumejte ta drugi fizični koncept, ki ga je preučevala Mehanika
Kaj je mehansko varčevanje z energijo?
THE ohranjanjedajeenergijamehanika navaja, da se vsa energija, povezana s premikanjem telesa, ohranja konstantna, kadar nanjo ne delujejo disipativne sile, kot so sile trenja in vlečenja.
Ko rečemo, da je mehanska energija ohranjeno, to pomeni, da je vsota energija
kinetika z potencialna energijaje enak ves čas in v katerem koli položaju. Z drugimi besedami, noben del mehanske energije sistema se ne spremeni v druge oblike energije, kot je npr Termalna energija.Glede na zgoraj navedeno v skladu s zakon o ohranjanju mehanske energije, v nedipativnem sistemu lahko rečemo, da so mehanske energije v dveh ločenih položajih enake.
INM - mehanska energija
INÇ - kinetična energija
INP - potencialna energija
Da bi bolje razumeli koncept ohranjanja mehanske energije, moramo vedeti, kaj to je energijakinetika in energijapotencial, zato bomo na kratko razložili vsak od teh konceptov v naslednjih temah.
Kinetična energija
THE energijakinetika je energija, ki jo vsebuje katero koli telo, ki ima a količina gibanja ne null, torej dokler ima telo testenine in hitrost, bo obdarjen z določeno količino kinetične energije.
THE energijakinetika je skalarna veličina katerega enota je v skladu z ssistem jazMednarodne enote, in džul (J). Formula kinetične energije navaja, da je ta energija enaka zmnožku testenine (m) in kvadratdajehitrost (v²) deljeno z 2.
m - testenine
v - hitrost
INÇ - kinetična energija
Če želite izvedeti več o tej obliki energije, obiščite naš poseben članek: Kinetična energija.
Potencialna energija
THE energijapotencial je oblika energije, ki jo je mogoče shraniti in je neposredno odvisna od položaj kjer je telo v razmerju do nekega polja moč, kot je gravitacijsko polje, električno polje in magnetno polje.
THE energijapotencial se lahko nabere v telesu le, če je podvrženo delovanju a močkonzervativni, to je sila, ki na telo vedno uporabi enako količino energije, ne glede na ubrano pot.
Primer konservativne sile je moč Utež: če je telo dvignjeno proti delovanju sile teže s tal na določeno višino, ne glede na pot telesa, bo potencialni dobiček energije odvisen izključno od razlike med njima višine.
Ko gre za vaje za ohranjanje mehanske energije, obstajata še dve pogosti vrsti potencialne energije: a gravitacijska potencialna energija in elastična potencialna energija. Gravitacijska potencialna energija je oblika energije glede na višino telesa glede na tla. Odvisno od telesne mase, od gravitacijski pospešek na mestu in v višini
g - gravitacija (m / s²)
H - višina (m)
THEelastična potencialna energijaje tista, ki je povezana z deformacija nekega predmeta, na primer gumijasti trak. Za izračun upoštevamo, koliko je bil predmet deformiran (x), kot tudi konstantenelastična tega predmeta (k), merjeno v newtonnapodzemna. Če ima predmet elastično konstanto 800 N / m, to pomeni, da na predmet, ki se deformira za en meter, deluje sila 800 N. Formula, uporabljena za izračun elastične potencialne energije, je naslednja:
Če želite izvedeti več o tej obliki energije, obiščite naš poseben članek: Energija potencial.
mehanska energija
THE mehanska energija in vsota kinetične in potencialne energije. Z drugimi besedami, vsa energija je tista, ki je povezana z gibanjem telesa. Formula za mehansko energijo je naslednja:
Mehanska formula za ohranjanje energije
Formula za ohranjanje mehanske energije je takšna, da je vsota kinetične in potencialne energije enaka za vse točke v mehanskem sistemu, kjer ne delujejo disipativne sile.
INCi in jePrim. -končna in začetna kinetična energija
INCi in jeZvezna policija -končna in začetna kinetična energija
Čeprav je zgornja formula splošna in jo je mogoče uporabiti v vsakem primeru, kadar je mehanska energija če je ohranjeno, je treba poudariti, da lahko vsak primer predstavlja drugačno obliko energije potencial. Tako je reševanje vaj najboljši način za razumevanje različnih primerov.
Preberite tudi:Prosti padec - bolje razumejte to gibanje, kjer ni sile trenja
Rešene vaje za ohranjanje mehanske energije
Vprašanje 1 - Telo z maso m = 2,0 kg se naslanja na vzmet z elastično konstanto 5000 N / m, stisnjeno za 2 cm (0,02 m). Zanemarjanje razpršilnih sil in na podlagi slike določite višino, ki jo telo doseže po sprostitvi vzmeti, in označite pravilno alternativo.
(Podatki: g = 10 m / s²)
a) 4 cm
b) 10 cm
c) 5 cm
d) 20 cm
e) 2 cm
Predloga: črka C.
Resolucija:
Za reševanje vaje je treba uporabiti zakon o ohranjanju mehanske energije. V tem smislu vidimo, da je začetna mehanska energija zgolj elastični potencial, končna mehanska energija pa zgolj gravitacijski potencial. Na ta način moramo narediti naslednji izračun:
Na podlagi razvitega izračuna izračunamo, da se telo dvigne do največ 5 cm, zato je pravilna alternativa črka C.
Vprašanje 2 - Telo se sprosti s preostale rampe na višini 4 m. Določite hitrost, s katero bo telo, ko je 2 m nad tlemi, in navedite pravilno alternativo.
a) 2√10 m / s
b) 20 m / s
c) 4-10 m / s
d) 2√5 m / s
e) 3√2 m / s
Predloga: črka a.
Resolucija:
Na najvišjih točkah in na višini 2 m moramo uporabiti zakon o ohranjanju mehanske energije. Če želimo to narediti pravilno, se moramo spomniti, da je telo na najvišji točki mirovalo, zato je bila vsa njegova mehanska energija izražena v obliki gravitacijske potencialne energije. Na mestu, kjer je višina enaka 2 m, je toliko energijapotencialgravitacijskikolikoenergijakinetika. Upoštevajte izračun na naslednji sliki:
Na koncu zgornjega izračuna smo, ko smo izračunali kvadratni koren 40, šteli tako, da je rezultat dal 2√10, zato je pravilna alternativa črka A.
Avtor Rafael Hellerbrock
Učitelj fizike
Vir: Brazilska šola - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/principio-conservacao-energia-mecanica.htm
