Збереження механічної енергії: що це, вправи

THE збереженнядаєенергіямеханіка є одним із законів механіки, що випливають з принципвзбереженнядаєенергія. Відповідно до закону збереження механічної енергії, коли її немає дисипативна сила діє на тіло, вся його енергія, пов’язана з рухом, зберігається незмінною. Це рівнозначно сказанню, що кінетична енергія та енергіяпотенціал тіла ніколи не змінюються.

Розуміння закону збереження механічної енергії має важливе значення для вирішення великої кількості ситуації у фізиці, що наближаються до ідеальних ситуацій, тому це одна з найбільш затребуваних проблем у цій галузі дає Механіка в тестах Енема.

Дивіться також: Тяга - зрозумійте це інше фізичне поняття, вивчене Механікою

Що таке механічне збереження енергії?

THE збереженнядаєенергіямеханіка стверджує, що вся енергія, пов’язана з рухом тіла, підтримується незмінною, коли на неї не діють дисипативні сили, такі як сили тертя та опору.

Коли ми говоримо, що механічна енергія є збережений, це означає, що сума енергіякінетика за допомогою потенційна енергія

є однаковим у будь-який час і в будь-якому положенні. Іншими словами, жодна частина механічної енергії системи не перетворюється на інші форми енергії, такі як Термальна енергія.

Враховуючи вищесказане, згідно з закон збереження механічної енергії, в недисипативній системі можна сказати, що механічні енергії в двох різних положеннях рівні.

І_М - механічна енергія

І_Ç - кінетична енергія

І_P - потенційна енергія

Для того, щоб ми краще зрозуміли поняття збереження механічної енергії, необхідно знати, що це таке енергіякінетика і енергіяпотенціал, тому ми коротко пояснимо кожне з цих понять у наступних темах.

Відповідно до енергозбереження, механічна енергія автомобіля на малюнку постійна в усіх точках.

Кінетична енергія

THE енергіякінетика це енергія, що міститься в будь-якому тілі, яке має кількість руху не нульовий, тобто до тих пір, поки має тіло макарони і швидкість, він буде наділений певною кількістю кінетичної енергії.

THE енергіякінетика є скалярна велич одиниця якого, згідно з sсистема ЯМіжнародні одиниці, та джоуль (J). Формула кінетичної енергії стверджує, що ця енергія дорівнює добутку макарони (m) та площадаєшвидкість (v²), розділене на 2.

м - макарони

v - швидкість

І_Ç - кінетична енергія

Щоб дізнатись більше про цей вид енергії, відвідайте нашу конкретну статтю: Кінетична енергія.

Потенційна енергія

THE енергіяпотенціал це форма енергії, яку можна зберігати і яка безпосередньо залежить від положення де тіло знаходиться відносно якогось поля міцність, наприклад гравітаційне поле, електричне поле і магнітне поле.

THE енергіяпотенціал може накопичуватися в тілі лише тоді, коли воно піддається дії а міцністьконсервативний, тобто сила, яка завжди застосовує до тіла однакову кількість енергії, незалежно від пройденого шляху.

Прикладом консервативної сили є міцність Вага: якщо тіло піднято проти дії силової ваги з землі на певну висоту, незалежно від траєкторія, пройдена цим тілом, потенційний приріст енергії буде залежати виключно від різниці між ними висоти.

Що стосується вправ із збереження механічної енергії, то є ще два загальні типи потенційної енергії: а гравітаційна потенційна енергія та еластична потенційна енергія. Гравітаційна потенційна енергія - це форма енергії відносно висоти тіла відносно землі. Це залежить від маси тіла, від прискорення сили тяжіння на місці і на висоті

g - сила тяжіння (м / с²)

H - висота (м)

THEеластична потенційна енергіяє той, що пов'язаний з деформація якогось предмета, як гумка. Для його обчислення враховується, скільки коштував об’єкт деформований (x), а також постійнийеластичний цього об'єкта (k), виміряне в Ньютонзаметро. Якщо предмет має пружну константу 800 Н / м, це вказує на те, що на деформування на один метр на цей об’єкт діє сила 800 Н. Формула, яка використовується для розрахунку еластичної потенціальної енергії, така:

Щоб дізнатись більше про цей вид енергії, відвідайте нашу конкретну статтю: Енергія потенціал.

механічна енергія

THE механічна енергія та сума кінетичної та потенційної енергій. Іншими словами, вся енергія пов’язана з рухом тіла. Формула механічної енергії така:

Формула збереження механічної енергії

Формула збереження механічної енергії така, що сума кінетичної енергії та потенційної енергії дорівнює для будь-яких точок механічної системи, де не діють дисипативні сили.

І_Ci і є_{Пор -}кінцева та початкова кінетична енергія

І_Ci і є_{Федеральна поліція -}кінцева та початкова кінетична енергія

Хоча наведена формула є загальною і може застосовуватися в будь-якому випадку, коли механічна енергія у разі збереження необхідно підкреслити, що кожен випадок може представляти різну форму енергії потенціал. Таким чином, розв’язування вправ є найкращим способом зрозуміти різні випадки.

Читайте також:Вільне падіння - краще зрозумійте цей рух там, де немає сили тертя

Розв’язані вправи щодо збереження механічної енергії

Питання 1 - Тіло масою m = 2,0 кг впирається в пружину з постійною пружності, рівною 5000 Н / м, стиснутою на 2 см (0,02 м). Нехтуючи дисипативними силами і виходячи з фігури, визначте висоту, яку досягає тіло після відпускання пружини, і позначте правильну альтернативу.

(Дані: g = 10 м / с²)

а) 4 см

б) 10 см

в) 5 см

г) 20 см

д) 2 см

Шаблон: літера С.

Дозвіл:

Для розв’язання вправи необхідно застосувати закон збереження механічної енергії. У цьому сенсі ми бачимо, що початкова механічна енергія - це суто еластичний потенціал, а кінцева механічна енергія - суто гравітаційний потенціал. Таким чином, ми повинні зробити наступний розрахунок:

На основі розробленого розрахунку ми виявляємо, що тіло піднімається на максимальну висоту 5 см, тому правильною альтернативою є буква С.

Питання 2 - Тіло звільнене від решти пандуса на висоті 4 м. Визначте швидкість, з якою буде знаходитися тіло, коли воно знаходиться на висоті 2 м від землі, і вкажіть правильну альтернативу.

а) 2√10 м / с

б) 20 м / с

в) 4√10 м / с

г) 2√5 м / с

д) 3√2 м / с

Шаблон: буква а.

Дозвіл:

Ми повинні застосовувати закон збереження механічної енергії у найвищих точках і в точці висоти, що дорівнює 2 м. Щоб зробити це правильно, нам потрібно пам’ятати, що у найвищій точці тіло перебувало в стані спокою, тому вся його механічна енергія виражалася у вигляді гравітаційної потенційної енергії. У точці, де висота дорівнює 2 м, там стільки енергіяпотенціалгравітаційнескількиенергіякінетика. Зверніть увагу на розрахунок на наступному малюнку:

В кінці наведеного вище обчислення, коли ми розрахували квадратний корінь із 40, ми врахували число так, щоб результат дав 2√10, тож правильною альтернативою є буква А.

Автор: Рафаель Хеллерброк
Вчитель фізики

Джерело: Бразильська школа - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/principio-conservacao-energia-mecanica.htm