Bevarande av mekanisk energi: vad är det, övningar

DE bevarandegerenergimekanik är en av mekanikens lagar som härrör från principibevarandegerenergi. Enligt lagen om bevarande av mekanisk energi, när ingen avledande kraft verkar på en kropp, all dess energi relaterade till rörelse hålls konstant. Detta motsvarar att säga att rörelseenergi och den energipotential av kroppen förändras aldrig.

Att förstå lagen om bevarande av mekanisk energi är viktigt för att lösa ett stort antal Fysik situationer som närmar sig ideala situationer, så detta är en av de mest efterfrågade frågorna inom området ger Mekanik i fiendtest.

Se också: Dragkraft - förstå detta andra fysiska koncept som studerats av mekanik

Vad är mekanisk energibesparing?

DE bevarandegerenergimekanik säger att all energi relaterad till en kropps rörelse hålls konstant när inga dissipativa krafter, såsom friktion och dragkrafter, verkar på den.

När vi säger att mekanisk energi är konserverad, betyder detta att summan av energikinetik med potentiell energiär densamma hela tiden och i vilken position som helst

. Med andra ord omvandlas ingen del av ett systems mekaniska energi till andra energiformer, t.ex. Värmeenergi.

Med tanke på ovanstående, enligt lag om bevarande av mekanisk energi, i ett icke-avledande system kan vi säga att de mekaniska energierna i två distinkta positioner är lika.

OCH_M - mekanisk energi

OCH_Ç - rörelseenergi

OCH_P - potentiell energi

För att vi bättre ska kunna förstå begreppet bevarande av mekanisk energi är det nödvändigt att veta vad det är energikinetik och energipotential, så vi kommer kort att förklara vart och ett av dessa begrepp i följande ämnen.

Enligt energibesparing är bilens mekaniska energi i figuren konstant på alla punkter.

Rörelseenergi

DE energikinetik är den energi som finns i någon kropp som har en mängd rörelse inte noll, det vill säga så länge kroppen har pasta och hastighetkommer den att vara utrustad med en viss mängd kinetisk energi.

DE energikinetik är skalär storhet vars enhet, enligt ssystemet JagInternationella enheter, och den joule (J). Den kinetiska energiformeln anger att denna energi är lika med produkten av pasta (m) och fyrkantgerhastighet (v²) dividerat med 2.

m - pasta

v - hastighet

OCH_Ç - rörelseenergi

För att lära dig mer om denna energiform, besök vår specifika artikel: Rörelseenergi.

Sluta inte nu... Det finns mer efter reklam;)

Potentiell energi

DE energipotential det är en form av energi som kan lagras och som beror direkt på placera där en kropp är i förhållande till något fält av styrka, så som gravitations fält, elektriskt fält och magnetiskt fält.

DE energipotential kan bara ackumuleras i en kropp när den är föremål för a styrkakonservativ, det vill säga en kraft som alltid tillför samma mängd energi till en kropp, oavsett vilken väg som tas.

Ett exempel på konservativ kraft är styrka Vikt: om en kropp lyfts mot inverkan av viktkraften från marken till en viss höjd, oavsett bana som denna kropp har rest, beror den potentiella energivinsten uteslutande på skillnaden mellan de två höjder.

När det gäller övningar om bevarande av mekanisk energi finns det två vanligare typer av potentiell energi: a potentiell gravitationsenergi och den elastisk potentiell energi. Gravitationell potentiell energi är formen av energi i förhållande till kroppens höjd i förhållande till marken. Det beror på kroppsmassan, på tyngdkraftsacceleration på plats och på höjden

g - gravitation (m / s²)

H - höjd (m)

DEelastisk potentiell energiär den som är relaterad till deformation av något föremål, som ett gummiband. För att beräkna det tar man hänsyn till hur mycket objektet var deformerad (x), liksom konstantelastisk av detta objekt (k), mätt i Newtonpertunnelbana. Om ett objekt har en elastisk konstant på 800 N / m, detta indikerar att, för att deformeras med en meter, detta objekt påverkas av en kraft av 800 N. Formeln som används för att beräkna den elastiska potentialenergin är som följer:

För att lära dig mer om denna energiform, besök vår specifika artikel: Energi potential.

mekanisk energi

DE mekanisk energi och den summan av kinetisk och potentiell energi. Med andra ord är det all energi som är relaterad till en kropps rörelse. Formeln för mekanisk energi är som följer:

Mekanisk energibesparingsformel

Formeln för bevarande av mekanisk energi är sådan att summan av kinetisk energi och potentiell energi är lika för alla punkter i ett mekaniskt system där inga dissipativa krafter verkar.

OCH_Ci och är_{Cf -}slutlig och initial kinetisk energi

OCH_Ci och är_{Federal Police -}slutlig och initial kinetisk energi

Även om ovanstående formel är allmän och kan tillämpas i alla fall där mekanisk energi om det bevaras är det nödvändigt att betona att varje fall kan presentera en annan form av energi potential. Således är lösning av övningar det bästa sättet att förstå de olika fallen.

Läs också:Fritt fall - bättre förstå denna rörelse där det inte finns någon friktionskraft

Lösta övningar om bevarande av mekanisk energi

Fråga 1 - En kropp med massa m = 2,0 kg vilar mot en fjäder med en elastisk konstant lika med 5000 N / m, komprimerad med 2 cm (0,02 m). Försumma avledande krafter och basera på figuren, bestäm den höjd som kroppen når efter att fjädern har släppts och markera rätt alternativ.

(Data: g = 10 m / s²)

a) 4 cm

b) 10 cm

c) 5 cm

d) 20 cm

e) 2 cm

Mall: bokstav C.

Upplösning:

För att lösa övningen är det nödvändigt att tillämpa lagen om bevarande av mekanisk energi. I denna bemärkelse ser vi att den ursprungliga mekaniska energin är en ren elastisk potential, och den slutliga mekaniska energin är en ren gravitationspotential. På detta sätt måste vi göra följande beräkning:

Baserat på den utvecklade beräkningen finner vi att kroppen stiger till en maximal höjd av 5 cm, så det rätta alternativet är bokstaven C.

Fråga 2 - En kropp frigörs från resten av en ramp på en höjd av 4 m. Bestäm hastigheten med vilken kroppen kommer att vara när den ligger 2 m över marken och ange rätt alternativ.

a) 2√10 m / s

b) 20 m / s

c) 4√10 m / s

d) 2√5 m / s

e) 3√2 m / s

Mall: bokstaven A.

Upplösning:

Vi måste tillämpa lagen om bevarande av mekanisk energi vid de högsta punkterna och vid en höjdpunkt som är lika med 2 m. För att göra detta korrekt måste vi komma ihåg att kroppen vid den högsta punkten var i vila, så all dess mekaniska energi uttrycktes i form av gravitationspotentialenergi. Vid den punkt där höjden är lika med 2 m finns det så mycket energipotentialgravitationhur mycketenergikinetik. Notera beräkningen i följande bild:

I slutet av ovanstående beräkning, när vi beräknade kvadratroten på 40, räknade vi talet så att resultatet gav 2√10, så det rätta alternativet är bokstaven A.

Av Rafael Hellerbrock
Fysiklärare