Mekanik enerjinin korunumu: nedir, egzersizler

bu korumaverirenerjimekanik kaynaklanan mekanik yasalarından biridir. prensipiçindekorumaverirenerji. Mekanik enerjinin korunumu yasasına göre, hiçbir şey olmadığında tüketen kuvvet bir cisme etki eder, hareketle ilgili tüm enerjisi sabit tutulur. Bu, şunu söylemekle eşdeğerdir: kinetik enerji ve enerjipotansiyel beden asla değişmez.

Mekanik enerjinin korunumu yasasını anlamak, çok sayıda soruyu çözmek için esastır. Fizikte ideal durumlara yaklaşan durumlar, bu yüzden bu alanda en çok talep edilen konulardan biridir. verir Enem testlerinde mekanik.

Ayrıca bakınız: Çekiş - Mekanik tarafından incelenen bu diğer fiziksel kavramı anlayın

Mekanik enerji korunumu nedir?

bu korumaverirenerjimekanik Bir cismin hareketiyle ilgili tüm enerjinin, cisme sürtünme ve sürükleme kuvvetleri gibi enerji tüketen kuvvetler etki etmediğinde sabit tutulduğunu belirtir.

Mekanik enerji dediğimizde korunmuş, bu, toplamın enerjikinetik ile potansiyel enerjiher zaman ve her pozisyonda aynıdır. Başka bir deyişle, bir sistemin mekanik enerjisinin hiçbir kısmı, aşağıdaki gibi diğer enerji biçimlerine dönüştürülmez.

Termal enerji.

Yukarıda verilenlere göre, mekanik enerjinin korunumu yasası, enerji tüketmeyen bir sistemde, iki farklı konumdaki mekanik enerjilerin eşit olduğunu söyleyebiliriz.

VE_M - mekanik enerji

VE_Ç - kinetik enerji

VE_P - potansiyel enerji

Mekanik enerjinin korunumu kavramını daha iyi anlayabilmemiz için onun ne olduğunu bilmek gerekir. enerjikinetik ve enerjipotansiyel, bu yüzden bu kavramların her birini aşağıdaki başlıklarda kısaca açıklayacağız.

Enerji korunumuna göre şekildeki arabanın mekanik enerjisi her noktada sabittir.

Kinetik enerji

bu enerjikinetik olan herhangi bir vücutta bulunan enerjidir. hareket miktarı boş değil, yani vücut olduğu sürece makarna ve hız, belirli bir miktarda kinetik enerji ile donatılacaktır.

bu enerjikinetik dır-dir skaler büyüklük kimin birimine göre ssistem benUluslararası Birimler, ve joule (J). Kinetik enerji formülü, bu enerjinin ürünün çarpımına eşit olduğunu belirtir. makarna (m) ve Meydanverirhız (v²) 2'ye bölünür.

m - makarna

v - hız

VE_Ç - kinetik enerji

Bu enerji formu hakkında daha fazla bilgi edinmek için özel makalemizi ziyaret edin: Kinetik enerji.

Şimdi durma... Reklamdan sonra devamı var ;)

Potansiyel enerji

bu enerjipotansiyel depolanabilen ve doğrudan enerjiye bağlı olan bir enerji şeklidir. durum bir cismin bazı alanlarla ilişkili olduğu yerde güç, benzeri yerçekimi alanı, Elektrik alanı ve manyetik alan.

bu enerjipotansiyel Bir bedende ancak bir eyleme maruz kaldığında birikebilir. güçmuhafazakaryani, izlenen yoldan bağımsız olarak bir cisme her zaman aynı miktarda enerji uygulayan bir kuvvet.

Muhafazakar kuvvete bir örnek, güç Ağırlık: Bir cisim ağırlık kuvvetinin etkisine karşı yerden belli bir yüksekliğe kaldırılırsa, Bu vücut tarafından kat edilen yörünge, potansiyel enerji kazancı yalnızca ikisi arasındaki farka bağlı olacaktır. yükseklikler.

Mekanik enerjinin korunumu ile ilgili alıştırmalar söz konusu olduğunda, potansiyel enerjinin iki yaygın türü daha vardır: a yerçekimi potansiyel enerjisi ve elastik potansiyel enerji. Yerçekimi potansiyel enerjisi, bir cismin yere göre yüksekliğine göre enerji şeklidir. Vücut kütlesine bağlıdır, yerçekimi ivmesi yerinde ve yükseklikte

g – yerçekimi (m/s²)

H – yükseklik (m)

buelastik potansiyel enerjiilgili olan mı deformasyon lastik bant gibi bir nesnenin Bunu hesaplamak için, nesnenin ne kadar olduğu dikkate alınır. deforme olmuş (x), ayrıca sabitelastik ölçülen bu nesnenin (k) Newtonbaşınametro. Bir nesnenin elastik sabiti varsa 800 N/m, bu, bir metre deforme olmak için bu cismin 800 N'luk bir kuvvetle etkilendiğini gösterir. Elastik potansiyel enerjiyi hesaplamak için kullanılan formül aşağıdaki gibidir:

Bu enerji formu hakkında daha fazla bilgi edinmek için özel makalemizi ziyaret edin: Enerji potansiyel.

mekanik enerji

bu mekanik enerji ve kinetik ve potansiyel enerjinin toplamı. Başka bir deyişle, bir cismin hareketi ile ilgili tüm enerjidir. Mekanik enerjinin formülü aşağıdaki gibidir:

Mekanik enerji koruma formülü

Mekanik enerjinin korunumu için formül, kinetik enerji ve potansiyel enerjinin toplamı, mekanik bir sistemde hiçbir enerji tüketen kuvvetin hareket etmediği herhangi bir nokta için eşit olacak şekildedir.

VE_Ci ve bir_{bkz. -}son ve ilk kinetik enerji

VE_Ci ve bir_{Federal polis -}son ve ilk kinetik enerji

Yukarıdaki formül genel olmakla birlikte, mekanik enerjinin olduğu her durumda uygulanabilir. korunuyorsa, her durumun farklı bir enerji biçimi sunabileceğini vurgulamak gerekir. potansiyel. Bu nedenle, alıştırmaları çözmek, farklı durumları anlamanın en iyi yoludur.

Siz de okuyun:Serbest düşüş - sürtünme kuvvetinin olmadığı bu hareketi daha iyi anlayın

Mekanik enerjinin korunumu ile ilgili çözülmüş alıştırmalar

Soru 1 - Kütlesi m = 2.0 kg olan bir cisim, elastik sabiti 5000 N/m olan ve 2 cm (0.02 m) sıkıştırılmış bir yaya yaslanıyor. Yitirici kuvvetleri ihmal ederek ve şekle göre yay bırakıldıktan sonra cismin ulaştığı yüksekliği belirleyiniz ve doğru alternatifi işaretleyiniz.

(Veri: g = 10 m/s²)

a) 4 cm

b) 10 cm

c) 5 cm

d) 20 cm

e) 2 cm

geri bildirim: C harfi

Çözüm:

Egzersizi çözmek için mekanik enerjinin korunumu yasasını uygulamak gerekir. Bu anlamda, ilk mekanik enerjinin tamamen elastik potansiyel olduğunu ve nihai mekanik enerjinin tamamen yerçekimi potansiyeli olduğunu görüyoruz. Bu şekilde aşağıdaki hesaplamayı yapmalıyız:

Geliştirilen hesaplamaya dayanarak, vücudun maksimum 5 cm yüksekliğe yükseldiğini bulduk, bu nedenle doğru alternatif C harfidir.

Soru 2 - 4 m yükseklikte bir rampanın geri kalanından bir gövde serbest bırakılıyor. Cismin yerden 2 m yükseklikte olacağı hızı belirleyiniz ve doğru alternatifi belirtiniz.

a) 2√10 m/s

b) 20 m/s

c) 4√10 m/s

d) 2√5 m/s

e) 3√2 m/s

geri bildirim: a harfi.

Çözüm:

Mekanik enerjinin korunumu yasasını en yüksek noktalarda ve 2 m'ye eşit yükseklik noktasında uygulamalıyız. Bunu doğru bir şekilde yapmak için, vücudun en yüksek noktada hareketsiz olduğunu, bu nedenle tüm mekanik enerjisinin yerçekimi potansiyel enerjisi şeklinde ifade edildiğini hatırlamamız gerekir. Yüksekliğin 2 m'ye eşit olduğu noktada, o kadar çok şey var ki enerjipotansiyelyerçekimselne kadarenerjikinetik. Aşağıdaki şekildeki hesaplamaya dikkat edin:

Yukarıdaki hesaplamanın sonunda, 40'ın karekökünü hesapladığımızda, sonucu 2√10 verecek şekilde sayıyı çarpanlarına ayırdık, yani doğru alternatif A harfidir.

Rafael Hellerbrock tarafından
Fizik öğretmeni