tägliche Erfahrung zeigt, dass die Eigenschaft des Körpers bewegt werden kann, und zog zu stoppen.Wir sind immer etwas zu auf der ganzen Welt hastet, Sonnenschein zu tun ... Aber wo bei Menschen, Tieren und Natur im Allgemeinen die Kraft haben, diese Arbeit zu tun genommen?Ob mechanische Bewegung spurlos verschwindet?Wird die Bewegung eine Bewegung des Körpers, ohne die anderen?All dies wird in diesem Artikel beschrieben werden.
Energiekonzept für den Motor, der die Bewegung von Autos gibt, Traktoren, Lokomotiven, Flugzeuge benötigen Brennstoff, der eine Quelle der Energie ist.Elektromotoren geben die Bewegung der Maschine über das Stromnetz.Durch die Energie des Wassers fallend von einer Höhe, drehen hydraulische Turbine, um den elektrischen Maschinen verbunden sind, wodurch ein elektrischer Strom.Man zu existieren und arbeiten, müssen auch Energie.Sie sagen, dass, um durchzuführen, um einige Arbeit braucht Energie.Was ist Energie?
- Beobachtung 1. Heben Sie den Boden Ball.Während er sich in einem Zustand der Ruhe ist, wird die mechanische Arbeit nicht durchgeführt.Lass ihn gehen.Durch die Schwerkraft die Kugel auf den Boden fällt aus einer bestimmten Höhe.Im Herbst des Kugelgeführt mechanische Arbeit.
- Beobachtung 2. somknite Frühjahr, festigen Sie von seinen Thread und legte wenig Gewicht auf die Feder.Ablaze Gewindefeder straighten und heben wenig Gewicht auf einer gewissen Höhe. Frühling durchgeführt mechanische Arbeit.
- Beobachtung 3. Auf der Laufkatze wird die Stange mit einem Block am Ende zu fixieren.Durch den Block perekinem Gewinde, dessen eines Ende um die Achse des Wagens und der anderen Hängeplatinen gewickelt.Lassen Sie die Platine.Unter der Wirkung der Schwerkraft wäre es herunterfallen und geben einen Wagen Bewegung. Gewichte durchgeführt mechanische Arbeit.
Nach der Analyse aller dieser Überlegungen können wir schließen, dass, wenn der Körper oder mehrere Stellen bei der Interaktion durchführen mechanische Arbeit, dann sagen wir, dass sie eine mechanische Kraft oder Energie.
Energiekonzept
Energie (aus dem griechischen Wort Energie -. Aktivitäten) - ist eine physikalische Größe, die die Fähigkeit des Körpers, um die Arbeit auszuführen charakterisiert.Die Energieeinheit, sowie die Arbeit im SI-System ist ein Joule (1 J).In einem Brief an die Energie, die durch den Buchstaben E bezeichnet.Aus den obigen Experimenten ist es offensichtlich, dass der Körper eine Arbeit, wenn die Übergänge von einem Zustand in einen anderen.Die Energie des Körpers mit den Veränderungen (Abnahme) und der mechanischen Arbeit von der Stelle durchgeführt wird, das Ergebnis einer Änderung in seiner mechanischen Leistung.
Typen von mechanischer Energie.Der Begriff der potentiellen Energie
Es gibt 2 Arten von mechanischer Energie: potentielle und kinetische.Jetzt ein genauerer Blick auf die potentielle Energie.
potentielle Energie (PE) - ist die durch die relative Position der Stellen, die interagieren, oder Teile des Körpers selbst bestimmt Energie.Da jeder Körper und der Erde gegenseitig anziehen, das heißt, zu interagieren, PE Körper über den Boden angehoben wird von der Höhe der Hebe h abhängen.Je höher der Körper angehoben wird, je mehr seine PE.Es wurde experimentell festgestellt, daß PE hängt nicht nur von der Höhe, in der es angehoben ist, und dem Körpergewicht.Wenn die Körper auf die gleiche Höhe angehoben wird, wobei der Körper eine größere Masse haben eine größere und PE.Die Formel dieser Energie ist wie folgt: Ep = mgh, wo Ep - ist potentielle Energie, m - Gewicht, g = 9,81 N / kg, H - Höhe.
potentielle Energie der Feder
potentielle Energie elastisch verformt Körper wird als physikalische Größe Ep, dass, wenn Sie die Geschwindigkeit der Vorwärtsbewegung durch die Kräfte der Elastizität ändern, indem genau so viel wie die kinetische Energie abnimmt.Federn (und andere elastisch verformt Körper) eine PE, die gleich der Hälfte der Produkt ihrer Steifigkeit k das Quadrat der Stamm ist: x = kx2: 2.
kinetische Energie: die Formel und Definition
Manchmal ist der Wert der mechanischen Arbeit zu sehen istohne die Verwendung der Konzepte der Kraft und Bewegung, die sich auf die Tatsache, daß die Arbeit stellt die Änderung der Energie des Körpers.Alles, was wir brauchen - ist die Masse eines Körpers und seiner ursprünglichen und Endgeschwindigkeit, die uns zu der kinetischen Energie führt.Die kinetische Energie (KE) - die Energie als Ergebnis seiner eigenen Bewegung auf die Körper.
kinetische Energie Wind, er wird verwendet, um Bewegung Windkraftanlagen zu vermitteln.Von Luftmassen angetrieben Druck ausüben auf den Rampen der Flügel von Windkraftanlagen und machen sie umdrehen.Die Drehbewegung Übertragungssysteme unter Verwendung der Übertragungsmechanismus, der Durchführung etwas Arbeit.Durch das Wasser angetrieben wird, dreht sich die Turbinenleistung, verliert an EC, die Arbeit macht.Fliegen hoch in den Himmel Flugzeug, zusätzlich zu PE, ein CE.Wenn der Körper in einem Ruhezustand, das heißt, seine Fahrgeschwindigkeit gleich null ist, und dessen CE gegen Erde gleich Null ist.Es wurde experimentell festgestellt, dass das größere Gewicht des Körpers und der Geschwindigkeit, mit der sie sich bewegt, desto mehr TBE.Die Formel der kinetischen Energie der Translationsbewegung in den folgenden mathematischen Ausdruck:
Wo - kinetische Energie, m - Körpergewicht, v - Geschwindigkeit.
Änderung der kinetischen Energie
Da die Geschwindigkeit des Körpers ist in Abhängigkeit von der Wahl des Referenzrahmens, der Wert FE Körper hängt auch von der Wahl.Die Veränderung der kinetischen Energie (IKE) Körper ist aufgrund der Einwirkung einer äußeren Kraft auf den Körper F .Eine physikalische Größe , die IKE ΔEk Körper ist auf die Krafteinwirkung auf ihn F, die so genannte Operation: A = ΔEk. Wenn ein Körper, der Geschwindigkeit v 1 , die Kraft F bewegt, mit der Richtung, die Geschwindigkeit der Bewegung des Körpers wird das Zeitintervall t auf einen bestimmten Wert v 2 erhöhen.Das IKE gut:
Wo m - Körpergewicht; d - gelegten Weg des Körpers; Vf1 = (V2 - V1);Vf2 = (V2 + V1);a = F: m .Es ist für diese Formel berechnet wird, wie viel kinetische Energie geändert wird. ΔEk = FLCOS ά , wo cos ist der Winkel zwischen den Vektoren der Kraft F und Geschwindigkeit V : Die Formel kann auch wie folgt interpretiert werden.
mittlere kinetische Energie
kinetischen Energie ist die durch die Geschwindigkeit der verschiedenen Punkte, die dieses System angehört, ermittelt Energie.Beachten Sie jedoch, dass es notwendig ist, zwischen zwei Energie unterscheiden Beschreibung der verschiedenen Arten von Bewegung: translatorischen und rotatorischen.Die mittlere kinetische Energie (SKE) in diesem Fall ist die durchschnittliche Differenz zwischen der Gesamtenergie des gesamten Systems und dessen Kraft des Geistes, das heißt, in der Tat, sein Wert - der Mittelwert der potentiellen Energie.Die Formel der mittlere kinetische Energie der folgenden:
wobei k - Boltzmann-Konstante ist;T - Temperatur.Es ist dieser Gleichung ist die Basis des Molekular kinetischen Theorie.
mittlere kinetische Energie der Gasmoleküle
Zahlreiche Experimente wurde festgestellt, dass die durchschnittliche kinetische Energie der Gasmoleküle in der Vorwärtsbewegung bei einer gegebenen Temperatur ist die gleiche und hängt nicht von der Art des Gases ab.Weiterhin wurde auch gefunden, daß durch Erhitzen des Gases auf 1 ° SKE von ein und dem gleichen Wert erhöht.Um genauer zu sagen, ist der Wert: ΔEk = 2.07 x 10-23Dzh / C. um zu berechnen, was ist die mittlere kinetische Energie der Gasmoleküle in der Vorwärtsbewegung, müssen Sie zusätzlich zu dieser relativen Wert, einmal, zumindest einen Absolutwert der Energie der Translationsbewegung.In der Physik, genau diese Werte zu bestimmen für einen weiten Temperaturbereich.Zum Beispiel bei einer Temperatur t = 500 ° C kinetische Energie der Translationsbewegung des Moleküls Ek = 1600 x 10-23Dzh. Kenntnis der Wert 2 ( ΔEk und Ek) wie wir die Energie der Translationsbewegung der Moleküle bei einer gegebenen Temperatur zu berechnen und um das umgekehrte Problem zu lösen, - daß die Temperatur bei den gegebenen Werten von Energie zu bestimmen.
Schließlich können wir schließen, dass die mittlere kinetische Energie der Moleküle, deren Formel dargestellt oben, hängt es nur von der absoluten Temperatur (und für jeden Aggregatzustand).
Gesetz der Erhaltung der gesamte mechanische Energie
Untersuchung der Bewegung von Körpern unter der Wirkung der Schwerkraft und die elastischen Kräfte zeigte, dass es ist eine physikalische Größe, die sogenannte potentielle Energie E ;es hängt von der Körperrahmen, und ihre Änderung wird gleichgesetzt IKE, die mit umgekehrten Vorzeichen genommen wird: Δ E = - ΔEk. Somit ist der Betrag der Änderung der CE und PE-Körper, der mit den Gravitationskräften und der Elastizität in Wechselwirkung gleich 0 : Δ En + ΔEk = 0. Kräfte, die nur von den Koordinaten des Körpers abhängen, genannt konservativ. Anziehungskräfte und Federkräfte sind konservativ.Die Summe der kinetische und potentielle Energie des Körpers ist voll von mechanischer Energie: En + Ek = E
Diese Tatsache, die bereits die genauesten Experimente bewiesen hat,
genannt das Gesetz der Erhaltung der mechanischen Energie .Wenn der Körper mit den Kräften, die abhängig von der Relativgeschwindigkeit sind zu kommunizieren, wird die mechanische Energie des Systems wechselwirken Körper nicht gespeichert.Ein Beispiel für diese Art von Kräften, die als nicht-konservative , sind Reibung.Wenn der Körper einer Reibungskraft, ist es notwendig, sie zu überwinden, um Energie, die Teil der es verwendet wird, um Arbeit gegen die Kräfte der Reibung führen aufwenden.Allerdings ist gegen das Gesetz der Erhaltung der Energie nur eingebildet, weil es ein Spezialfall der allgemeinen Gesetz der Erhaltung und Umwandlung von Energie ist. Energiekörper nie verschwindet und wieder auftaucht: es nur von einer Form in eine andere umgewandelt.Das Gesetz der Natur ist sehr wichtig, es überall getan.Es wird auch manchmal als das allgemeine Gesetz der Erhaltung und Umwandlung von Energie bezeichnet.
Verbindung zwischen der inneren Energie des Körpers, die kinetische und potentielle Energie
inneren Energie (U) des Körpers - es ist seine volle Energie des Körpers abzüglich der CE Körper als Ganzes und ihre PE in der externen Feldstärke.Daraus können wir schließen, dass die innere Energie der Zufallsbewegung der Moleküle des CE, PE, und die Interaktion zwischen ihnen vnutremolekulyarnoy Energie besteht.Innere Energie - eine eindeutige Funktion des Staates, was bedeutet, Sie folgendes: Wenn sich das System in diesem Zustand nimmt seine innere Energie ihr innewohnenden Werte, egal was passiert.
Relativismus
Wenn die Geschwindigkeit des Körpers in der Nähe der Lichtgeschwindigkeit, wird die kinetische Energie durch die folgende Formel gefunden:
kinetische Energie des Körpers, dessen Formel wurde oben geschrieben, kann es auch zu berechnen folgendem Prinzip:
Beispiele für Probleme bei der Suche nach einer kinetischenEnergie
1. Vergleichen Sie die kinetische Energie des Kugelgewicht 9 g, fliegen mit einer Geschwindigkeit von 300 m / s, und eine Person mit einem Gewicht von 60 kg, mit einer Geschwindigkeit von 18 km / h.
Also, was uns gegeben wurde: m1 = 0009 kg;V1 = 300 m / s;m2 = 60 kg, V2 = 5 m / s.
Lösung:
- kinetische Energie (Formel): Ek = mv2: 2.
- Wir haben alle Daten für die Berechnung und daher finden wir Ek für Mensch und Ball.
- Ek1 = (0,009 kg s (300 m / s) 2) 2 = 405 J;
- EK2 = (60 kg x (5 m / s) 2) 2 = 750 J.
- Ek1 & lt; EK2.
Antwort: Die kinetische Energie der Kugel kleiner als eine Person.
2. Ein Körper mit einer Masse von 10 kg hat zu einer Höhe von 10 Metern, nach dem er veröffentlicht wurde angehoben.Welche CE wird in einer Höhe von 5 m haben?Luftwiderstand erlaubt ist zu vernachlässigen.
Also, was uns gegeben wurde: m = 10 kg;h = 10 m; h 1 = 5 m;g = 9,81 N / kg. Ek1 -?
Lösung:
- Körper gewisse Masse, auf eine bestimmte Höhe angehoben wird, hat eine potentielle Energie: Ep = mgh.Wenn der Körper fällt, ist es in einer gewissen Höhe h1 eine Schweiß aufweisen.Energie Ep = mgh1 und Verwandten.Ek1 Energie.Richtig gefunden, die kinetische Energie der Formel, die oben gezeigt wurde, nicht funktioniert und deshalb die Aufgabe gemäß dem folgenden Algorithmus zu lösen.
- In diesem Schritt nutzen wir das Gesetz der Erhaltung der Energie und Schreib: Ep1 + Ek1 n = E.
- Dann Ek1 = E n - Ep1 = mgh - mgh 1 = mg (h-h1).
- Setzt unsere Werte in die Formel, erhalten wir: Ek1 = 9,81 x 10 (10-5) = 490,5 J.
Antwort: Ek1 = 490,5 J.
3. Das Schwungrad mit einer Masse m und Radius R, um eine Achse durch ihren Mittelpunkt gewickelt.Die Winkelgeschwindigkeit des Schwungrades wrapping - ω .Um die Schwungscheibe bis zum Rand zu stoppen gegen die auf ihn einwirkenden Kraft mit Ftreniya Bremsbacke gedrückt.Wie viele Umdrehungen wird das Schwungrad zum Stillstand zu machen?Zu berücksichtigen, dass das Gewicht des Schwungrads ist auf der Felge befinden.
Also, was uns gegeben wurde: m; R; ω; Ftreniya.N -
Lösung:
- In die Lösung des Problems übernehmen wir Schwung Schwungrad dreht sich wie eine dünne gleichmäßige Reifen mit Radius R und Gewicht m, was verwandelt sich in einen Winkelgeschwindigkeits ω.
- Die kinetische Energie des Körpers ist gleich: Ek = (J ω 2) 2, wobei J = m R 2.
- Schwungradanschlag, vorausgesetzt, dass alle auf der Arbeit seiner TBE ausgegeben, um die Reibungskraft überwinden Ftreniya, die sich zwischen dem Bremsbelag und Felge: Ek = Ftreniya * s, wo
