Daily kokemus osoittaa, että omaisuutta elin voi siirtää, ja siirtyi lopettaa.Olemme aina jotain tekemistä ympäri maailmaa pyörii, auringonpaiste ... Mutta missä ihmisillä, eläimillä ja luonto yleensä ottaneet voimaa tehdä tätä työtä?Onko mekaaninen liike katoaa jäljettömiin?Voiko liikkua yhden kehon liikkuvuutta muuttamatta muita?Kaikki tätä käsitellään tässä artikkelissa.
energia konsepti moottori, joka antaa liikkeen autoja, traktoreita, veturit, lentokoneet tarvitsevat polttoainetta, joka on energian lähde.Sähkömoottorit antavat liikkeen koneen sähkön avulla.Koska energia veden putoamisen, käännä hydraulinen turbiini kytketty Sähkökoneiden tuottaa sähkövirtaa.Ihminen olemassa ja työn myös energiaa.He sanovat, että voidakseen toteuttaa, jotta töitä vaatii energiaa.Mikä on energia?
- Observation 1. Nosta kentällä pallon.Kun hän on rauhallisuuden tilan, mekaaninen työ ei suoriteta.Anna hänen mennä.Painovoima pallo putoaa maahan tietyltä korkeudelta. Syksyllä pallo suoritettu mekaanista työtä.
- Observation 2. somknite kevät, korjata sen kierre ja laittaa vähän painoa keväällä.Ilmiliekeissä langan keväänä Suorista ja nosta vähän painoa joidenkin korkeuteen. Spring suoritettu mekaanista työtä.
- Observation 3. vaunu korjaa sauva lohkon lopussa.Kautta lohko perekinem kierteen, jonka toinen pää on kierretty akselin kuorma, ja muut roikkuu painoon.Päästä irti luodin.Alle painovoiman se kuuluisi alas ja antaa vaunun liikkeessä. painot suoritettu mekaanista työtä.
Tutkittuaan kaikki edellä mainitut havainnot, voimme päätellä, että jos laitos tai useampia tahoja aikana vuorovaikutuksen suorittavat mekaanista työtä, niin sanotaan, että he ovat mekaanisen tehon tai energian.
energian käsite
energiaa (kreikan. sana energia - toiminta) - on fysikaalinen suure, joka luonnehtii elimistön kyky suorittaa työn.Yksikkö Energian, samoin kuin työ SI-järjestelmä on yhden joulen (1 J).Kirjeessään energian merkitään kirjaimella E .Edellä olevasta kokeista on ilmeistä, että laitos tekee työtä, kun siirtymät tilasta toiseen.Energiaa elin muutokset (laskee), ja mekaanista työtä elin on seurausta muutoksesta sen mekaanisen tehon.
Tyypit mekaanisen energian.Käsite potentiaalienergian
On 2 eri mekaanisen energian: potentiaali ja liike.Nyt tarkemmin potentiaalienergia.
potentiaalienergia (PE) - on energia määräytyy suhteellinen asema elinten vuorovaikutuksessa tai ruumiinosat itse.Koska jokainen elin ja maan houkutella toisiaan, eli vuorovaikutuksessa, PE elin nosti maanpinnasta riippuu korkeudesta nosto h .Korkeampi runko nostetaan, sitä enemmän hänen PE.Todettiin kokeellisesti, että PE riippuu paitsi korkeudesta, jossa ne nostetaan ja kehon painoa.Jos elimet nostaa samalle korkeudelle, elin, jolla on suurempi massa on suurempi ja PE.Kaavan tästä energiasta on seuraava: Ep = mgh, jossa Ep - on potentiaalinen energia, m - paino, g: = 9,81 N / kg, h - korkeus.
potentiaalienergia kevään
potentiaalienergia elastisesti muotoaan elimen on fyysinen suure Ep, että kun muutat nopeutta eteenpäin liikkeen joukot elastisuuden pienenee juuri niin paljon kuin liike-energia kasvaa.Springs (ja muut elastisesti muotoaan elin) on PE, joka on puolet tuotteen niiden jäykkyys k neliön kannan: x = KX2: 2.
liike-energian: kaava ja määritelmä
Joskus arvoa mekaanista työtä voidaan nähdäilman käsitteitä vallan ja liikkeen, keskittyen siihen, että työ edustaa muutosta kehon energian.Kaikki että me tarvitsemme - on massa kappaleeseen ja sen alku- ja loppunopeus, joka johtaa meidät liike-energian.Liike-energia (KE) - energiaa johtuvat elimistön seurauksena viran puolesta.
liike-energia on tuuli, sitä käytetään antamaan liikkeen tuulivoimalaa.Driven by ilmamassat painostaa luiskat siivet tuulivoimaloiden ja tehdä niistä kääntyä.Pyörimisliike siirtoverkkoja käyttävät siirtomekanismi, suorittamalla töitä.Driven by vesi, kääntyy turbiinimoottoreissa, menettää joitakin sen EY, tekee työtä.Flying korkealla taivaalla plane lisäksi PE, CE-.Jos laitos on lepotilassa, eli sen ajonopeuden on nolla, ja sen CE suhteessa maa on nolla.Todettiin kokeellisesti, että suurempi kehon paino ja nopeus, jolla se liikkuu, sitä enemmän se TBE.Kaava kineettisen energian etenevää liikettä seuraavat matemaattinen lauseke:
Jos haluat - kineettinen energia, m - kehon paino, vastaan - nopeus.
muutos kineettisen energian
Koska nopeus elin on vaihteleva riippuen valinnasta viitekehyksen, arvo FE kehon riippuu myös valinta.Muutos liike-energia (IKE) elin johtuu toiminnan ulkoinen voima kehossa F .Fysikaalinen suure , joka on IKE ΔEk kehon johtuu toiminnan voiman hänelle F kutsutaan toiminta: = ΔEk. Jos elin, joka liikkuu nopeudella v 1 , voimaa F , jolloin myös suunta, liikkeen nopeus kehon kasvaa aikaväli t tiettyyn arvoon v 2 .Tämä IKE hyvin:
Missä m - ruumiin paino; d - kulki polku kehon; VF1 = (V2 - V1);VF2 = (V2 + V1);= F: m .Se on tämä kaava on laskettu, kuinka paljon liike-energia muuttuu.Kaavan voidaan myös tulkita seuraavasti: ΔEk = Flcos ά , jossa cosa on välinen kulma vektorit voiman F: ja nopeus V-.
keskimääräinen kineettinen energia
kineettinen energia on energia määritetään nopeutta eri kohdissa, jotka kuuluvat tähän järjestelmään.Huomaa kuitenkin, että on tehtävä ero kahden energian luonnehtivat erilaista liikettä: translaation ja viljelykiertoon.Keskimääräinen kineettinen energia (SKE) tässä tapauksessa on keskimääräinen ero kokonaisenergia koko järjestelmän ja sen valtaa mielen, eli itse asiassa sen arvo - on keskiarvo potentiaalista energiaa.Kaavan keskimääräisen kineettinen energia seuraavasti:
missä k - on Boltzmannin vakio;T - lämpötila.Se on tämä yhtälö on perusta molekyyli-kineettinen teoria.
keskimääräinen kineettinen energia kaasumolekyylien
Lukuisia kokeita on havaittu, että keskimääräinen kineettinen energia kaasun molekyylien eteenpäin liikkeen tietyssä lämpötilassa on sama ja ei riipu kaasun tyypistä.Lisäksi havaittiin myös, että kuumentamalla kaasuna 1 °: SKE kasvatetaan yhdellä ja sama arvo.Voit kertoa tarkemmin, arvo on: ΔEk = 2,07 x 10-23Dzh / C. laskemiseksi, mikä on keskimääräinen kineettinen energia kaasun molekyylien liike eteenpäin, sinun täytyy, tämän lisäksi suhteellinen arvo, vaikka tiedän ainakin yhden itseisarvon energiaa siirtoliikkeen.Fysiikassa selvittää tarkasti näitä arvoja laajalla lämpötila.Esimerkiksi, lämpötilassa t = 500 ° C: kineettinen energia siirtoliikkeen molekyylin Ek = 1600 x 10-23Dzh. Tietäen arvon 2 ( ΔEk ja Ek), miten voimme laskea energian siirtoliikkeen molekyylien tietyssä lämpötilassa, ja ratkaista käänteisen ongelman - määrittää lämpötila annetuista arvoista energiaa.
Lopuksi, voimme päätellä, että keskimääräinen kineettinen energia molekyylejä, kaava, joka on esitetty yläpuolella, se riippuu vain absoluuttinen lämpötila (ja jokaista olomuotoa).
laki säilyttämistä koko mekaanisen energian
tutkimus liikkeen elinten alle toiminnan painopisteen ja joustavat voimat osoitti, että fyysinen suure, jota kutsutaan potentiaalienergia E ;se riippuu rungosta, ja sen muutos on rinnastaa IKE, joka on otettu päinvastainen merkki: Δ E = - ΔEk. Siten, muutoksen määrä CE ja PE-elin, jotka ovat vuorovaikutuksessa gravitaatiovoimat ja elastisuus on yhtä suuri kuin 0 : Δ Fi + ΔEk = 0. voimia, jotka riippuvat vain koordinaatit rungon, jota kutsutaan konservatiivinen. houkuttelevia voimia ja joustavat voimat ovat konservatiivisia.Summa kineettinen ja potentiaalinen energiat keho on täynnä mekaanista energiaa: En + Ek = E
Tämä seikka, joka on osoittautunut tarkin kokeissa
nimeltään laki säilyttämisen mekaanisen energian .Jos laitos vuorovaikutuksessa voimat, jotka ovat riippuvaisia suhteellisen nopeuden, mekaaninen energia järjestelmän vuorovaikutuksessa elimiä ei tallenneta.Esimerkki tämän tyyppisestä voimien, joita kutsutaan ei-konservatiivisia , ovat kitkaa.Jos elin kitkavoiman, on välttämätöntä voittaa ne uhrata energiaa, joka on osa sitä käytetään suorittamaan työhön voimia vastaan kitkaa.Kuitenkin rikkoo lakia säästö on vain kuvitteellinen, koska se on erikoistapaus yleisen lain säilyttämisen ja energiansäästö. energiakehoihin koskaan katoaa ja ilmestyy: se vain muuntaa yhdestä muodosta toiseen.Tämä laki luonto on erittäin tärkeä, se on tehty kaikkialla.On myös joskus kutsutaan yleisen lain säilyttämisen ja energiansäästö.
yhteys sisäinen energia kehon, liike ja potentiaalienergiat
sisäisen energian (U) kehon - se on hänen täynnä energiaa kehon miinus CE koko keho ja sen PE ulkoisen kentänvoimakkuuden.Tästä voimme päätellä, että sisäinen energia muodostuu satunnainen liikkeen molekyylien CE, PE-, ja niiden välistä vuorovaikutusta vnutremolekulyarnoy energiaa.Sisäistä energiaa - yhden arvostetaan funktio -tilaan eli seuraavasti: jos järjestelmä on tässä tilassa, sen sisäinen energian tekee arvoiksi, riippumatta siitä, mitä tapahtui ennen.
Relativismi
Kun kehon nopeus lähellä valon nopeudella, kineettistä energiaa on todettu seuraavalla kaavalla:
kineettistä energiaa kehon kaava, joka on kirjoitettu edellä, se voidaan myös laskea seuraavaan periaatteeseen:
Esimerkkejä vaikeuksia löytää kineettisenEnergia
1. vertaile kineettinen energia pallon paino 9 g, lentää nopeudella 300 m / s, ja painava henkilö 60 kg, kulkee nopeudella 18 km / h.
Joten, mitä meille on annettu: m1 = 0009 kg;V1 = 300 m / s;m2 = 60 kg, V2 = 5 m / s.
Ratkaisu:
- kineettistä energiaa (kaava): Ek = mv2: 2.
- Olemme kaikki tiedot laskennan ja siksi löydämme Ek ihmiselle ja pallo.
- EK1 = (0,009 kg: n (300 m / t), 2) 2 = 405 J: hin;
- EK2 = (60 kg x (5 m / t), 2) 2 = 750, J.
- EK1 & lt; EK2.
Vastaus: kineettinen energia pallo on pienempi kuin ihminen.
2. elin, jonka massa on 10 kg on nostettu korkeus 10 metriä, jonka jälkeen hänet vapautettiin.Mitä CE sillä on 5 metrin korkeuden?Ilmanvastus on sallittua jättää huomiotta.
Joten, mitä meille on annettu: m = 10 kg;h = 10 m; h 1 = 5 m;g = 9,81 N / kg. EK1 -?
Ratkaisu:
- kehon tiettyjen massan, nostetaan tietylle korkeudelle, on potentiaalienergia: Ep = MGH.Jos keho putoaa, se on tietyllä korkeudella H1 on hiki.energia Ep = mgh1 ja sukulaiset.EK1 energiaa.Kunnolla löytyi kineettinen energia, jolla on kaava, joka on osoitettu yllä, ei toimi ja tämän vuoksi ratkaista ongelma mukaisesti seuraavan algoritmin.
- Tässä vaiheessa käytämme lain energian ja kirjoittaa: EP1 + EK1 N = E
- Sitten EK1 = E- N - EP1 = mgh - mgh 1 = mg: n (h-h1).
- Korvaamalla meidän arvot kaava, saamme: EK1 = 9,81 x 10 (10-5) = 490,5, J.
vastaus: EK1 = 490,5 J.
3. vauhtipyörän massa m ja säde R, kiedottu akselin läpi kulkevan sen keskustaan.Kulmanopeus vauhtipyörän kääreen - ω .Estääkseen vauhtipyörä sen reuna painautuu jarrukenkään toimivan sitä voimaa Ftreniya .Kuinka monta kierrosta tekee vauhtipyörän pysähtyy?Ottaa huomioon, että paino vauhtipyörän keskittyy vanteen.
Joten mitä olemme saaneet: m; R, ω; Ftreniya.N -?
Ratkaisu:
- Sen ongelman ratkaisemiseksi, oletamme vauhtia vauhtipyörän kääntyy kuin ohut yhtenäinen vanne, jonka säde on R- ja paino m, joka muuttuu kulmanopeuden ω.
- kineettinen energia on sama kuin rungon on: Ek = (J ω 2) 2, jossa J = m R- 2.
- Vauhtipyörä pysäytys, edellyttäen, että kaikki sen TBE-käytettiin työtä voittamiseksi kitkavoima Ftreniya, välille syntyy jarrupalan ja vanteen: Ek = Ftreniya * t, jossa
