Mekanik enerji: giriş, formüller ve alıştırmalar

Enerjimekanik dır-dir fiziksel miktar tırmanışgöre, joule cinsinden ölçülür Sİ. Fiziksel bir sistemin kinetik ve potansiyel enerjilerinin toplamıdır. Muhafazakar sistemlerde, yani sürtünme, mekanik enerji sabit kalır.

Ayrıca bakınız:Elektrostatik: elektrik yükü nedir, elektrifikasyon, statik ve diğer kavramlar

Mekanik Enerjiye Giriş

Kütlesi olan bir parçacık olduğunda hareket ederözgürce uzay yoluyla, kesinlikle hız ve eylemine maruz kalmadan güç bazılarının yanında bir miktar taşıdığını söylüyoruz. saf enerjikinetik. Ancak, eğer bu parçacık bir tür etkileşime girmeye başlar (yerçekimsel, elektrik, manyetik veya elastik), örneğin enerjipotansiyel.

Potansiyel enerji bu nedenle depolanabilen veya depolanabilen bir enerji şeklidir; kinetik enerji ise parçacığın hızına göre.

Görüntüde kinetik ve potansiyel enerji yer değiştirirken mekanik enerji sabittir.

Artık kinetik enerji ve potansiyel enerji kavramlarını tanımladığımıza göre, mekanik enerjinin neyle ilgili olduğunu daha net anlayabiliriz: bir cismin hareket durumuyla ilgili enerjinin toplamıdır.

Ayrıca bakınız: Elektrik devreleri ile ilgili elementler, formüller ve temel kavramlar

Mekanik enerji formülleri

formülü enerjikinetikile ilgili olan makarna (m) ve hız (v) vücudun, işte bu, kontrol edin:

VE_Ç - kinetik enerji

m - makarna

v - hız

P - hareket miktarı

bu enerjipotansiyel, sırayla, farklı şekillerde var olur. Bununla birlikte, en yaygın olanı, formülleri aşağıda gösterilen yerçekimi ve elastik potansiyel enerjilerdir:

k – elastik sabit (N/m)

x - deformasyon

iken yerçekimi potansiyel enerjisi, adından da anlaşılacağı gibi, yerel yerçekimi ve bir cismin zemine göre bulunduğu yükseklik ile ilgilidir. enerjipotansiyelelastik bir lastik bandı gerdiğimizde olduğu gibi, bazı elastik gövde deforme olduğunda ortaya çıkar.

Bu örnekte, tüm potansiyel enerji lastik bantta "depolanır" ve daha sonra erişilebilir. Bunu yapmak için, tüm esneklik potansiyel enerjisinin kinetik enerjiye dönüşmesi için şeridi serbest bırakın.

Bu iki enerji formunun - kinetik ve potansiyel - toplamına denir. mekanik enerji:

VE_M - mekanik enerji

VE_Ç - kinetik enerji

VE_P - potansiyel enerji

Mekanik enerjinin korunumu

bu enerji tasarrufu ilkelerinden biridir. fizik. Ona göre bir sistemdeki toplam enerji miktarı korunmalıdır. Başka bir deyişle, enerji asla kaybolmazveyayaratıldıdeğil, daha çok farklı biçimlere dönüştürülmüştür.

Tabii ki, mekanik enerjinin korunumu ilkesi enerjinin korunumu ilkesinden türemiştir. Mekanik enerjinin korunduğunu söylüyoruz. hiç olmadığındaenerji tüketen kuvvetlerhavanın sürtünmesi veya sürüklenmesi gibi, onu diğer enerji biçimlerine dönüştürebilen, örneğin termal.

Kasa ile yüzey arasındaki sürtünme, mekanik enerjinin bir kısmının ısıya dönüşmesine neden olur.

ödeme örnekler:

Ağır bir kutu bir sürtünme rampası üzerinden kaydığında, kutunun kinetik enerjisi dağılır, ve sonra kutu ile rampa arasındaki arayüz biraz acı çekiyor artışı sıcaklık: Sanki kutunun kinetik enerjisi ara yüzeydeki atomlara aktarılıyor ve giderek daha fazla salınım yapmalarına neden oluyor. Aynısı bir arabanın frenine bastığımızda da olur: araba tamamen durana kadar fren diski giderek daha fazla ısınır.

Ayrıca bakınız:Sürtünme kuvveti nedir? Zihin haritamıza göz atın

İçinde ideal durum, burada hareket, herhangi bir enerji tüketen kuvvetin etkisi olmadan gerçekleşir., mekanik enerji korunur. Bir cismin hava ile herhangi bir sürtünme olmaksızın serbestçe sallandığı bir durum hayal edin. Bu durumda, sarkacın konumuna göre iki A ve B noktası şu ilişkiyi takip eder:

VE_KÖTÜ – A noktasındaki mekanik enerji

VE_MB – B noktasındaki mekanik enerji

VE_İŞTE – A noktasındaki kinetik enerji

VE_CB – B noktasındaki kinetik enerji

VE_TAVA – A noktasındaki potansiyel enerji

VE_PB – B noktasındaki potansiyel enerji

İdeal, sürtünmesiz bir fiziksel sistemin iki konumu verildiğinde, A noktasındaki mekanik enerji ve B noktasındaki mekanik enerji büyüklük olarak eşit olacaktır. Bununla birlikte, bu sistemin farklı bölümlerinde, kinetik ve potansiyel enerjilerin toplamının aynı kalması için ölçümü değiştirmesi mümkündür.

Ayrıca bakınız: Newton'un 1., 2. ve 3. Kanunları – Giriş, Zihin Haritası ve Alıştırmalar

Mekanik enerji ile ilgili alıştırmalar

Soru 1) 1500 kg'lık bir kamyon, işlek bir caddenin üzerine inşa edilmiş 10 m'lik bir viyadük üzerinde 10 m/sn hızla hareket etmektedir. Caddeye göre kamyonun mekanik enerjisinin modülünü belirleyin.

Veri: 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

Şablon: D harfi

Çözüm:

Kamyonun mekanik enerjisini hesaplamak için kinetik enerjiyi yerçekimi potansiyel enerjisiyle toplayacağız, gözlemleyin:

Yukarıdaki hesaplamaya dayanarak, bu kamyonun mekanik enerjisinin caddenin tabanına göre 2.25.10'a eşit olduğunu bulduk.⁵ J, bu nedenle, doğru cevap d harfidir.

Soru 2) 10.000 l kübik su deposu toplam hacminin yarısına kadar doldurulur ve yerden 15 m yüksekte konumlandırılır. Bu su deposunun mekanik enerjisini belirleyin.

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

Şablon: A harfi

Çözüm:

Su deposu hacminin yarısına kadar dolduğunda ve 1 litre suyun 1 kg kütleye karşılık geldiğini bilerek, su deposunun mekanik enerjisini hesaplayacağız. Bu nedenle, dinlenme halindeyken vücudun kinetik enerjisinin 0'a eşit olduğunu ve dolayısıyla mekanik enerjisinin potansiyel enerjisine eşit olacağını anlamak önemlidir.

Elde edilen sonuca göre doğru alternatif, a harfi.

Soru 3) Enerji tüketen kuvvetlerden arındırılmış muhafazakar bir sistemin mekanik enerjisi ile ilgili olarak, alternatifi kontrol edin. doğru:

a) Sürtünme veya diğer enerji tüketen kuvvetlerin varlığında hareketli bir cismin mekanik enerjisi artar.

b) Herhangi bir enerji tüketen kuvvetin etkisinden bağımsız hareket eden bir cismin mekanik enerjisi sabit kalır.

c) Bir cismin mekanik enerjisinin sabit kalması için kinetik enerjide bir artış olduğunda potansiyel enerjide de bir artış olması gerekir.

d) Potansiyel enerji, mekanik enerjinin cismin hareket hızı ile ilgili kısmıdır.

e) Herhangi bir enerji tüketen kuvvetin etkisinden bağımsız hareket eden bir cismin kinetik enerjisi sabit kalır.

Şablon: B 'harfi

Çözüm:

Alternatiflere bakalım:

) YANLIŞ - enerji tüketen kuvvetlerin varlığında mekanik enerji azalır.

B) GERÇEK

ç) YANLIŞ - kinetik enerjide bir artış varsa, mekanik enerjinin sabit kalması için potansiyel enerjinin azalması gerekir.

d) YANLIŞ - kinetik enerji, mekanik enerjinin hareketle ilgili kısmıdır.

ve) YANLIŞ - bu durumda, kinetik enerji, tüketen kuvvetler nedeniyle azalacaktır.

Rafael Hellerbrock tarafından
Fizik öğretmeni

Kaynak: Brezilya Okulu - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/energia-mecanica.htm