Daily ervaring leert dat het eigendom van het lichaam kan worden bewogen, en verhuisde om te stoppen.We zijn altijd iets te doen rond de wereld bruist, zon ... Maar waar bij mensen, dieren en de natuur in het algemeen hebben de kracht om dit werk te doen genomen?Of mechanische beweging verdwijnt zonder een spoor?Zal de beweging een beweging van het lichaam zonder de andere?Dit alles zal in dit artikel worden besproken.
energieconcept voor de motor, die de beweging van auto's geeft, tractoren, locomotieven, vliegtuigen nodig brandstof, dat is een bron van energie.Elektromotoren geven de beweging van de machine door middel van elektriciteit.Door de energie van water vallen van een hoogte, draai hydraulische turbine aangesloten op elektrische machines, waardoor een elektrische stroom.Man te bestaan en te werken, moeten ook energie.Ze zeggen dat met het oog op om uit te voeren wat werk vergt energie.Wat is energie?
- Observation 1. Til de grond bal.Terwijl hij in een staat van rust, wordt de mechanische werkzaamheden niet uitgevoerd.Laat hem gaan.Door de zwaartekracht de bal de grond valt vanaf een bepaalde hoogte.Tijdens de val van de bal uitgevoerde mechanische werkzaamheden.
- Observation 2. somknite lente, zet zijn eigen draad en zet weinig gewicht op het voorjaar.Ablaze draad voorjaar rechtzetten en verhogen weinig gewicht op enige hoogte. Spring uitgevoerd mechanische werkzaamheden.
- Observation 3. Op de trolley wordt de staaf te bevestigen met een blok aan het eind.Via blok perekinem draad ene uiteinde is gewikkeld rondom de as van het voertuig en de andere hangende verzwaringslichaam.Laat de zinklood.Onder invloed van de zwaartekracht naar beneden zou vallen en geven een trolley beweging. gewichten uitgevoerde mechanische werkzaamheden.
Na analyse van al het bovenstaande observaties, kunnen we concluderen dat als het lichaam of meerdere lichamen tijdens de interactie uit te voeren mechanische werk, dan zeggen we dat ze een mechanische kracht of energie.
energieconcept
energie (van het Griekse woord energie -. Activiteiten) - is een fysieke hoeveelheid die het lichaam in staat om het werk uit te voeren kenmerkt.De eenheid van energie, evenals het werk in het SI-stelsel is een joule (1 J).In een brief aan de energie aangeduid met de letter E .Uit het bovenstaande experimenten is het duidelijk dat het lichaam verricht werk bij de overgangen van de ene staat naar de andere.De energie van het lichaam met de veranderingen (afneemt) en het mechanische werk van het lichaam is het gevolg van een wijziging van de mechanische energie.
Types van mechanische energie.Het concept van de potentiële energie
Er zijn 2 soorten van mechanische energie: potentiële en kinetische.Nu een kijkje op de potentiële energie.
potentiële energie (PE) - de energie bepaald door de hoekstand van de organen die een interactie of delen van het lichaam zelf.Daar elk lichaam en aarde trekken elkaar, dat wil zeggen, communiceren, PE body verheven boven de grond hangt af van de hoogte van opheffing h .Hoe hoger het lichaam wordt verhoogd, hoe meer zijn PE.Experimenteel werd vastgesteld dat PE hangt niet alleen af van de hoogte waarop het wordt opgewekt, en het lichaamsgewicht.Als de lichamen verhoogd tot dezelfde hoogte, zal het lichaam een grotere massa een grotere en PE hebben.De formule van deze energie als volgt: Ep = mgh, waarbij Ep - is potentiële energie, m - Gewicht, g = 9,81 N / kg, h - hoogte.
potentiële energie van de veer
potentiële energie elastisch vervormd lichaam wordt genoemd fysieke hoeveelheid Ep, dat wanneer je de snelheid van de voorwaartse beweging wijzigen door de krachten van de elasticiteit daalt met precies zoveel als de kinetische energie toeneemt.Veren (en andere elastisch vervormd lichaam) een PE, gelijk aan de helft van het product van hun stijfheid k het kwadraat van de stam: x = kx2 2.
kinetische energie: de formule en definitie
Soms is de waarde van de mechanische arbeid te zienzonder gebruik van de begrippen kracht en beweging, gericht op het feit dat het werk vertegenwoordigt de verandering van het lichaam energie.Alles wat we nodig heeft - is de massa van een lichaam en zijn begin- en eindsnelheid die ons zal leiden tot de kinetische energie.De kinetische energie (KE) - de energie toegeschreven aan het lichaam als gevolg van de eigen beweging.
kinetische energie is de wind, het wordt gebruikt om de beweging van windturbines te geven.Gedreven door luchtmassa's uit te oefenen druk uit op de hellingen van de vleugels van windturbines en maken ze omdraaien.De roterende beweging transmissiesystemen via de overdracht mechanisme, het uitvoeren van wat werk.Gedreven door het water, draait de turbine macht, verliest een deel van zijn EG, doet het werk.Vliegen hoog in de lucht vlak naast PE, een CE.Als het lichaam in rusttoestand, dat wil zeggen, de rijsnelheid nul is en de CE ten opzichte van de aarde nul.Experimenteel werd vastgesteld dat het grotere gewicht van het lichaam en de snelheid waarmee het beweegt, hoe meer het TBE.De formule van de kinetische energie van de translatiebeweging in de volgende wiskundige uitdrukking:
Waar - kinetische energie, m - lichaamsgewicht, v - snelheid.
verandering in kinetische energie
Aangezien de snelheid van het lichaam is variabel afhankelijk van de keuze van het referentieframe, de waarde van FE lichaam hangt ook af van de keuze.De verandering van kinetische energie (IKE) lichaam door de werking van een uitwendige kracht op het lichaam F .Een fysieke hoeveelheid , dat is IKE ΔEk lichaam als gevolg van de actie van geweld op hem F, noemde de operatie: A = ΔEk. Als een lichaam dat beweegt met een snelheid v 1 , de kracht F , samenvallend met de richting, de snelheid van de beweging van het lichaam zal het tijdsinterval t verhogen tot een bepaalde waarde v 2 .Dit IKE goed:
Waar m - lichaamsgewicht; d - doorkruist pad van het lichaam; VF1 = (V2 - V1);VF2 = (V1 + V2);a = F: m .Om deze formule wordt berekend hoeveel kinetische energie wordt veranderd. ΔEk = Flcos ά , waar de cosa is de hoek tussen de vectoren van kracht F en snelheid V : De formule kan ook als volgt worden geïnterpreteerd.
gemiddelde kinetische energie
kinetische energie is de energie die wordt vastgesteld door de snelheid van de verschillende punten die deel uitmaken van het systeem.Maar wees ervan bewust dat het nodig is om onderscheid te maken tussen de twee energie karakteriseren verschillende soorten beweging: translationele en rotatie.De gemiddelde kinetische energie (SKE) in dit geval het gemiddelde verschil tussen de totale energie van het gehele systeem en het vermogen van mening, dat wil zeggen, in feite, de waarde - de gemiddelde waarde van de potentiële energie.De formule van de gemiddelde kinetische energie van de volgende:
waarbij k - is boltzmannconstante;T - temperatuur.Hierdoor vergelijking is de basis van de moleculaire kinetische theorie.
gemiddelde kinetische energie van gasmoleculen
Talrijke experimenten werd vastgesteld dat de gemiddelde kinetische energie van gasmoleculen in de voorwaartse beweging bij een bepaalde temperatuur is hetzelfde en is niet afhankelijk van het type gas.Verder werd ook gevonden dat door verhitting van het gas bij 1 ° SKE wordt verhoogd met één en dezelfde waarde.Om meer precies te vertellen, is de waarde: ΔEk = 2,07 x 10-23Dzh / C. om te berekenen wat de gemiddelde kinetische energie van gasmoleculen in de voorwaartse beweging, moet naast deze relatieve waarde, eens ten minste één absolute waarde van de energie van de translatiebeweging.In physics nauwkeurig voor een groot temperatuurbereik bepalen deze waarden.Bijvoorbeeld, bij een temperatuur t = 500 ° C kinetische energie van de translatiebeweging van het molecuul Ek = 1600 x 10-23Dzh. kennen van de waarde 2 ( ΔEk en Ek), hoe wij de energie van de translatiebeweging van de moleculen te berekenen bij een gegeven temperatuur, en de inverse probleem - de temperatuur te bepalen van de aangegeven waarden energie.
Tenslotte kunnen we concluderen dat de gemiddelde kinetische energie van de moleculen van de formule wordt getoond hierboven, het hangt alleen af van de absolute temperatuur (en voor elke aggregatietoestand).
wet van behoud van de totale mechanische energie
studie van de beweging van organen onder de werking van de zwaartekracht en de elastische krachten toonde aan dat er een fysieke hoeveelheid, die wordt genoemd potentiële energie E ;het hangt af van het geraamte en de verandering wordt gelijkgesteld IKE, die wordt genomen met tegengesteld teken: Δ E = - ΔEk. Aldus is de mate van verandering van CE en PE body die interageren met de zwaartekracht en de elasticiteit gelijk aan 0 : Δ Nl + ΔEk = 0. krachten, die alleen afhangen van de coördinaten van het lichaam, genaamd conservatief. aantrekkingskrachten en elastische krachten zijn conservatief.De som van de kinetische en potentiële energie van het lichaam is vol van mechanische energie: En + Ek = E
Dit feit, dat is bewezen de meest nauwkeurige experimenten,
noemde de wet van behoud van mechanische energie .Als het lichaam interactie met de krachten die afhankelijk is van de relatieve snelheid is, wordt de mechanische energie van het systeem van interagerende lichamen niet opgeslagen.Een voorbeeld van dergelijke krachten, die worden niet-conservatieve , zijn wrijving.Als het lichaam van een wrijvingskracht, is het noodzakelijk om te overwinnen energie die deel ervan gebruikt om werkzaamheden tegen de wrijvingskrachten besteden.Echter, schending van de wet van behoud van energie is slechts denkbeeldig, want het is een speciaal geval van de algemene wet van behoud en transformatie van energie. energie lichamen nooit verdwijnt en verschijnt weer: het slechts omgezet van de ene vorm naar de andere.Deze wet van de natuur is heel belangrijk, het is overal gedaan.Het wordt ook wel aangeduid als de algemene wet van behoud en transformatie van energie.
verbinding tussen de inwendige energie van het lichaam, de kinetische en potentiële energie
inwendige energie (U) van het lichaam - het is zijn vol energie van het lichaam minus het CE lichaam als geheel en de PE in de externe veldsterkte.Hieruit kunnen we besluiten dat de inwendige energie uit de willekeurige beweging van de moleculen van CE, PE, en de interactie daartussen vnutremolekulyarnoy energie.Interne energie - een single-gewaardeerde functie van de staat, wat betekent dat het volgende: als het systeem is in deze toestand, zijn interne energie neemt haar inherente waarden, ongeacht wat eerder gebeurd.
Relativisme
Wanneer de snelheid van het lichaam dicht bij de lichtsnelheid, de kinetische energie wordt gevonden door de volgende formule:
kinetische energie van het lichaam, waarvan de formule is boven geschreven, kan ook berekend op het volgende principe:
Voorbeelden van problemen bij het vinden van een kinetischeEnergy
1. Vergelijk de kinetische energie van de kogel gewicht 9 g, die met een snelheid van 300 m / s, en een persoon van 60 kg, bij een snelheid van 18 km / h.
Dus, wat we hebben gekregen: m1 = 0,009 kg;V1 = 300 m / s;m2 = 60 kg, V2 = 5 m / s.
Oplossing:
- kinetische energie (formule): Ek = mv2: 2.
- We hebben alle gegevens voor de berekening en daarom vinden we Ek voor de mens en de bal.
- 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.
Antwoord: De kinetische energie van de bal is kleiner dan een persoon.
2. Een lichaam met een massa van 10 kg is verhoogd tot een hoogte van 10 meter, waarna hij werd vrijgelaten.Welke CE zal hebben op een hoogte van 5 m?De luchtweerstand mag worden verwaarloosd.
Dus, wat we hebben gekregen: m = 10 kg;h = 10 m; h 1 = 5 m;g = 9,81 N / kg. Ek1 -?
Oplossing:
- lichaam van bepaalde massa verhoogd tot een bepaalde hoogte, heeft een potentiële energie: Ep = mgh.Als het lichaam valt, het op een bepaalde hoogte h1 zal gaan zweten.energie Ep = MGH1 en verwanten.EK1 energie.Om goed vond de kinetische energie van de formule, zoals hierboven is aangetoond, niet werkt en dus het probleem volgens het volgende algoritme.
- In deze stap maken we gebruik van de wet van behoud van energie en schrijven: Ep1 + Ek1 n = E.
- Dan Ek1 = E n - Ep1 = MGH - mgh 1 = mg (h-h1).
- substitueren onze waarden in de formule, krijgen we: Ek1 = 9.81 x 10 (10-5) = 490,5 J.
Antwoord: Ek1 = 490,5 J.
3. Het vliegwiel met een massa m en radius R, gewikkeld rond een as die door het midden.De hoeksnelheid van het vliegwiel wikkelen - ω .Om het vliegwiel zijn rand stop wordt gedrukt tegen de remschoen handelen kracht uit Ftreniya .Hoeveel revoluties zal het vliegwiel om een einde te maken?Houd rekening met het gewicht van het vliegwiel is gecentreerd op de velg.
Dus, wat we hebben gekregen: m; R; ω; Ftreniya.N -?
Oplossing:
- Bij het oplossen van het probleem, gaan we ervan uit momentum vliegwiel draait als een dunne uniforme hoepel met een straal R en gewicht m, die overgaat in een hoeksnelheid ω.
- De kinetische energie van het lichaam is gelijk aan: Ek = (J ω 2) 2, waarbij J = m R 2.
- Vliegwiel stop, op voorwaarde dat al haar TBE besteed aan het werk om de wrijvingskracht overwinnen Ftreniya, ontstaan tussen het remblok en de velg: Ek = Ftreniya * s, waarbij
