พลังงานกลศาสตร์ คือ ปริมาณทางกายภาพ ปีน, วัดเป็นจูล ตาม SI. เป็นผลรวมของพลังงานจลน์และพลังงานศักย์ของระบบกายภาพ ในระบบอนุรักษ์นิยม นั่นคือ ไม่มี แรงเสียดทานพลังงานกลคงที่
ดูด้วย:ไฟฟ้าสถิต: ประจุไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า ไฟฟ้าสถิต และแนวคิดอื่นๆ คืออะไร
ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับพลังงานกล
เมื่ออนุภาคมีมวล เคลื่อนไหวได้อย่างอิสระ ผ่านอวกาศแน่นอน ความเร็ว และไม่ต้องทนทุกข์กับการกระทำของ ความแข็งแกร่ง บ้างก็ว่าบรรทุกไปด้วยปริมาณ พลังงานบริสุทธิ์จลนศาสตร์. อย่างไรก็ตามหากอนุภาคนี้ เริ่มมีปฏิสัมพันธ์บางอย่าง (แรงโน้มถ่วง ไฟฟ้าแม่เหล็กหรือยางยืด เป็นต้น) เราว่ายังมี พลังงานศักยภาพ.
พลังงานศักย์จึงเป็นพลังงานรูปแบบหนึ่งที่สามารถเก็บสะสมไว้ได้ ในขณะที่พลังงานจลน์นั้นสัมพันธ์กับความเร็วของอนุภาค.
ตอนนี้เราได้กำหนดแนวคิดของพลังงานจลน์และพลังงานศักย์แล้ว เราจึงเข้าใจได้ชัดเจนว่าพลังงานกลเกี่ยวกับอะไร มันคือพลังงานทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับสถานะของการเคลื่อนไหวของร่างกาย
ดูด้วย: องค์ประกอบ สูตร และแนวคิดหลักที่เกี่ยวข้องกับวงจรไฟฟ้า
สูตรพลังงานกล
สูตรของ
พลังงานจลนศาสตร์ซึ่งเกี่ยวข้องกับ พาสต้า (ม.) และ ความเร็ว (v) ของร่างกาย นี่คือสิ่งนี้ ตรวจสอบ:
และค - พลังงานจลน์
ม - พาสต้า
วี - ความเร็ว
พี – ปริมาณการเคลื่อนไหว
THE พลังงานศักยภาพ กลับมีอยู่ในรูปแบบต่างๆ อย่างไรก็ตาม พลังงานศักย์โน้มถ่วงและความยืดหยุ่นที่พบได้บ่อยที่สุด ซึ่งมีสูตรแสดงไว้ด้านล่าง:
k – ค่าคงที่ยืดหยุ่น (N/m)
x – การเสียรูป
ในขณะที่ พลังงานศักย์โน้มถ่วงตามชื่อของมันนั้นสัมพันธ์กับแรงโน้มถ่วงในท้องถิ่นและความสูงที่ร่างกายสัมพันธ์กับพื้นดิน พลังงานศักยภาพยืดหยุ่น มันเกิดขึ้นเมื่อร่างกายยืดหยุ่นบางส่วนผิดรูปเหมือนเมื่อเรายืดหนังยาง
ในตัวอย่างนี้ พลังงานศักย์ทั้งหมดจะถูก "สะสม" ไว้ในแถบยางและสามารถเข้าถึงได้ในภายหลัง ในการทำเช่นนั้น เพียงปล่อยแถบเพื่อให้พลังงานศักย์ยืดหยุ่นทั้งหมดถูกเปลี่ยนเป็นพลังงานจลน์
ผลรวมของพลังงานทั้งสองรูปแบบ - จลนศาสตร์และศักย์ - เรียกว่า พลังงานกล:
และเอ็ม – พลังงานกล
และค - พลังงานจลน์
และพี - พลังงานศักย์
การอนุรักษ์พลังงานกล
THE การอนุรักษ์พลังงาน เป็นหนึ่งในหลักการของ ฟิสิกส์. ตามที่เขาพูดปริมาณพลังงานทั้งหมดในระบบจะต้องถูกอนุรักษ์ไว้ กล่าวอีกนัยหนึ่ง พลังงานไม่เคยสูญเสียหรือสร้างแต่กลับถูกแปลงเป็นรูปทรงต่างๆ
แน่นอนว่า หลักการอนุรักษ์พลังงานกล มาจากหลักการอนุรักษ์พลังงาน เราว่าพลังงานกลถูกอนุรักษ์ไว้ เมื่อไม่มีกองกำลังกระจายเช่น แรงเสียดทานหรือแรงลากของอากาศ ซึ่งสามารถแปรสภาพเป็นพลังงานรูปแบบอื่นได้ เช่น ความร้อน.
เช็คเอาท์ ตัวอย่าง:
เมื่อกล่องหนักเลื่อนผ่านทางลาด ส่วนหนึ่งของ part พลังงานจลน์ของกล่องกระจายไปแล้วส่วนต่อประสานระหว่างกล่องกับทางลาดก็มีปัญหาเล็กน้อย เพิ่มขึ้นของ อุณหภูมิ: ราวกับว่าพลังงานจลน์ของกล่องถูกถ่ายโอนไปยังอะตอมที่ส่วนต่อประสาน ทำให้พวกเขาสั่นมากขึ้นเรื่อยๆ สิ่งเดียวกันนี้จะเกิดขึ้นเมื่อเราเหยียบเบรกของรถยนต์: จานเบรกจะร้อนขึ้นเรื่อยๆ จนกระทั่งรถจอดสนิท
ดูด้วย:แรงเสียดทานคืออะไร? ดูแผนที่ความคิดของเรา
ใน สถานการณ์ในอุดมคติ, โดยที่ การเคลื่อนไหวเกิดขึ้นโดยปราศจากการกระทำของแรงกระจายใด ๆพลังงานกลจะถูกอนุรักษ์ไว้ ลองนึกภาพสถานการณ์ที่ร่างกายแกว่งไปมาอย่างอิสระโดยไม่มีการเสียดสีกับอากาศ ในสถานการณ์นี้ จุด A และ B สองจุดซึ่งสัมพันธ์กับตำแหน่งของลูกตุ้ม จะเป็นไปตามความสัมพันธ์นี้:
และแย่ – พลังงานกล ณ จุด A
และMB – พลังงานกลที่จุด B
และที่นี่ – พลังงานจลน์ที่จุด A
และCB – พลังงานจลน์ที่จุด B
และปาน – พลังงานศักย์ที่จุด A
และPB – พลังงานศักย์ที่จุด B
จากตำแหน่งสองตำแหน่งของระบบทางกายภาพในอุดมคติที่ไม่มีแรงเสียดทาน พลังงานกลที่จุด A และพลังงานกลที่จุด B จะมีขนาดเท่ากัน อย่างไรก็ตาม เป็นไปได้ว่าในส่วนต่างๆ ของระบบนี้ พลังงานจลน์และพลังงานศักย์จะเปลี่ยนการวัด เพื่อให้ผลรวมของมันยังคงเท่าเดิม
ดูด้วย: กฎข้อที่ 1, 2 และ 3 ของนิวตัน - บทนำ แผนที่ความคิด และแบบฝึกหัด
แบบฝึกหัดเกี่ยวกับพลังงานกล
คำถามที่ 1) รถบรรทุกขนาด 1500 กก. เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 10 เมตร/วินาที บนสะพานลอย 10 เมตร สร้างขึ้นเหนือถนนที่พลุกพล่าน กำหนดโมดูลัสของพลังงานกลของรถบรรทุกที่สัมพันธ์กับถนน
ข้อมูล: ก. = 10 ม./วินาที²
ก) 1.25.104 เจ
ข) 7,25.105 เจ
ค) 1,5105 เจ
ง) 2.25.105 เจ
จ) 9.3.103 เจ
แม่แบบ: จดหมายD
ความละเอียด:
ในการคำนวณพลังงานกลของรถบรรทุก เราจะเพิ่มพลังงานจลน์ด้วยพลังงานศักย์โน้มถ่วง สังเกต:
จากการคำนวณข้างต้น เราพบว่าพลังงานกลของรถบรรทุกคันนี้สัมพันธ์กับพื้นถนนเท่ากับ 2.25.105 J ดังนั้น คำตอบที่ถูกต้องคือตัวอักษร d
คำถามที่ 2) ถังเก็บน้ำลูกบาศก์ขนาด 10,000 ลิตรเต็มปริมาตรรวมครึ่งหนึ่งและอยู่เหนือพื้นดิน 15 เมตร กำหนดพลังงานกลของถังเก็บน้ำนี้
ก) 7.5.105 เจ
ข) 1.5.105 เจ
ค) 1.5.106 เจ
ง) 7.5.103 เจ
จ) 5.0.102 เจ
แม่แบบ: จดหมาย
ความละเอียด:
เมื่อถังเก็บน้ำเต็มถึงครึ่งหนึ่งของปริมาตรและรู้ว่าน้ำ 1 ลิตรมีมวล 1 กิโลกรัม เราจะคำนวณพลังงานกลของถังเก็บน้ำ ดังนั้น สิ่งสำคัญคือต้องตระหนักว่า เมื่อพักผ่อน พลังงานจลน์ของร่างกายจะเท่ากับ 0 ดังนั้นพลังงานกลของมันจะเท่ากับพลังงานศักย์ของมัน
จากผลลัพธ์ที่ได้ ทางเลือกที่ถูกต้องคือ จดหมาย.
คำถามที่ 3) เกี่ยวกับพลังงานกลของระบบอนุรักษ์นิยม ปราศจากแรงกระจาย ตรวจสอบทางเลือก, แก้ไข:
ก) เมื่อมีแรงเสียดทานหรือแรงกระจายอื่น ๆ พลังงานกลของวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่จะเพิ่มขึ้น
ข) พลังงานกลของวัตถุที่เคลื่อนที่โดยปราศจากการกระทำของแรงกระจายใด ๆ ยังคงที่
ค) เพื่อให้พลังงานกลของร่างกายคงที่ จำเป็นว่าเมื่อมีพลังงานจลน์เพิ่มขึ้น ก็จะต้องมีพลังงานศักย์เพิ่มขึ้นด้วย
ง) พลังงานศักย์เป็นส่วนหนึ่งของพลังงานกลที่เกี่ยวข้องกับความเร็วที่ร่างกายเคลื่อนที่
จ) พลังงานจลน์ของร่างกายที่เคลื่อนที่โดยปราศจากการกระทำของแรงกระจายใด ๆ ยังคงที่
แม่แบบ: จดหมายข
ความละเอียด:
ลองดูทางเลือกอื่น:
ก) เท็จ - เมื่อมีแรงกระจายพลังงานกลจะลดลง
ข) จริง
ค) เท็จ - หากมีพลังงานจลน์เพิ่มขึ้น พลังงานศักย์จะต้องลดลงเพื่อให้พลังงานกลคงที่
ง) เท็จ - พลังงานจลน์เป็นส่วนหนึ่งของพลังงานกลที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่
และ) เท็จ - ในกรณีนี้พลังงานจลน์จะลดลงเนื่องจากแรงกระจาย
โดย Rafael Hellerbrock
ครูฟิสิกส์
ที่มา: โรงเรียนบราซิล - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/energia-mecanica.htm
