dagliga erfarenheten visar att egenskapen av kroppen kan flyttas, och flyttade för att stoppa.Vi är alltid något att göra runt världen bustles, solsken ... Men var hos människor, djur och natur i allmänhet har tagit styrkan att göra detta arbete?Oavsett om mekanisk rörelse försvinner spårlöst?Kommer flytten en kroppsrörelse utan att ändra den andra?Allt detta kommer att diskuteras i den här artikeln.
energikoncept för motorn, vilket ger den fria rörligheten för bilar, traktorer, lokomotiv, flygplan behöver bränsle, vilket är en energikälla.Elmotorer ge rörelsen av maskinen medelst elektricitet.På grund av energin i vattnet som faller från en höjd, sväng hydraulisk turbin ansluten till de elektriska maskinerna, som producerar en elektrisk ström.Man att existera och arbete, behöver också energi.De säger att för att genomföra för en del arbete kräver energi.Vad är energi?
- Observation 1. Lyft marken bollen.Medan han är i ett tillstånd av lugn, är det mekaniska arbetet inte utförs.Låt honom gå.Av tyngdkraften bollen faller till marken från en viss höjd.Under hösten bollen utfört mekaniskt arbete.
- Observation 2. somknite våren, fixa sin tråd och sätta lite vikt på våren.Ablaze trådfjäder räta och höja liten vikt på någon höjd. Spring utfört mekaniskt arbete.
- Observation 3. På vagnen kommer att fixa stången med ett block i slutet.Genom blocket perekinem tråd vars ena ände är lindad kring axeln av lastbilen, och andra hängande sänke.Släpp lodet.Det skulle under verkan av tyngdkraften faller ner och ger en vagn rörelse. vikter utfört mekaniskt arbete.
Efter att ha analyserat alla ovanstående observationer, kan vi dra slutsatsen att om kroppen eller flera organ under samspelet utföra mekaniskt arbete, då säger vi att de har en mekanisk kraft eller energi.
energikoncept
energi (från grekiskans ordet energi -. Aktiviteter) - är en fysisk storhet som kännetecknar kroppens förmåga att utföra arbetet.Enheten för energi, samt arbete i SI-systemet är en joule (1 J).I ett brev till den energi som betecknas med bokstaven E .Av ovanstående experiment är det uppenbart att kroppen utför arbete när övergångarna från ett tillstånd till ett annat.Energin i kroppen med förändringarna (minskar), och det mekaniska arbete som utförs av kroppen är resultatet av en förändring i dess mekanisk kraft.
Typer av mekanisk energi.Begreppet potentiell energi
Det finns 2 typer av mekanisk energi: potential och kinetisk.Nu har en närmare titt på den potentiella energin.
potentiell energi (PE) - är den energi som fastställs genom den relativa positionen av de organ som interagerar eller delar av kroppen själv.Eftersom varje kropp och jord attraherar varandra, det vill säga interagera, PE kropp höjd över marken beror på höjden av lyft h .Ju högre kroppen höjs, desto mer hans PE.Det konstaterades experimentellt som PE beror inte bara på den höjd där det höjs, och kroppsvikten.Om kropparna höjs till samma höjd, kommer kroppen att ha en större massa har en större och PE.Formeln för denna energi är följande: Ep = mgh, där Ep - är potentiell energi, m - vikt, g = 9,81 N / kg, h - höjd.
potentiell energi av fjädern
potentiell energi elastiskt deformerade kroppen kallas fysisk storhet Ep, att när du ändrar hastigheten för framåtrörelse av krafter elasticitet minskar med exakt lika mycket som den kinetiska energin ökar.Springs (och andra elastiskt deformerade kroppen) har ett fast driftställe, vilket är lika med halva produkten av deras styvhet k kvadraten på stammen: x = KX2: 2.
kinetisk energi: formeln och definition
Ibland kan ses värdet av mekaniskt arbeteutan användning av begreppen kraft och rörelse, med fokus på det faktum att arbetet motsvarar förändringen i kroppens energi.Allt som vi kan behöva - är massan av en kropp och dess inledande och avslutande hastighet som kommer att leda oss till den kinetiska energin.Den kinetiska energin (KE) - energi kan tillskrivas kroppen som ett resultat av eget initiativ.
kinetisk energi är vind, det används för att förläna rörelse vindkraftverk.Driven av luftmassor utöva påtryckningar på ramperna av vingar vindkraftverk och få dem att vända.De roterande rörelse överföringssystem som använder överföringsmekanismen, utföra en del arbete.Driven av vattnet stängs turbinen makt, förlorar en del av sin EG, gör jobbet.Flyga högt på himlen plan, förutom PE, CE.Om kroppen är i ett tillstånd av vila, det vill säga, är dess körhastigheten noll och dess CE i förhållande till jorden är noll.Det fastställdes experimentellt, att den högre vikten hos kroppen och den hastighet med vilken den rör sig, desto mer TBE.Formeln för den kinetiska energin hos translationsrörelsen i följande matematiska uttryck:
Vart - kinetisk energi, m - kroppsvikt, v - hastighet.
förändring av rörelseenergi
Eftersom hastigheten hos kroppen är varierbar beroende på valet av referensramen, beror värdet på FE-organ också på valet.Förändringen av kinetisk energi (IKE) kroppen är beroende på inverkan av en yttre kraft på kroppen F .En fysisk kvantitet , vilket är IKE ΔEk kroppen på grund av inverkan av kraft på honom F, kallad funktion: A = ΔEk. Om en kropp som rör sig med hastighet v en , kraften F , som sammanfaller med den riktning, kommer rörelsehastigheten hos kroppen ökar tidsintervallet t till ett visst värde v 2 .Detta IKE väl:
Där m - kroppsvikt; d - rygga bana av kroppen; VF1 = (V2 - V1);VF2 = (V2 + V1);a = F: m .Det är av denna formel beräknas hur mycket rörelseenergi ändras.Formeln kan också tolkas på följande sätt: ΔEk = Flcos ά , där cosa är vinkeln mellan vektorerna kraft F och hastighet V .
genomsnittliga kinetiska energin
Rörelseenergi är den energi som bestäms av hastigheten hos de olika punkter som hör till detta system.Dock vara medvetna om att det är nödvändigt att skilja mellan två energi karakterisera olika typer av rörelse: translationell och roterande.Den genomsnittliga rörelseenergi (SKE) i detta fall är den genomsnittliga skillnaden mellan den totala energin i hela systemet och dess makt i sinnet, det vill säga i själva verket dess värde - är det genomsnittliga värdet av den potentiella energin.Formeln för den genomsnittliga kinetiska energi av följande:
där k - är Boltzmanns konstant;T - temperatur.Det är denna ekvation är grunden för den molekylära-kinetisk teori.
genomsnittliga kinetiska energi av gasmolekyler
Talrika experiment fann man att den genomsnittliga kinetiska energi av gasmolekyler i rörelse framåt vid en given temperatur är densamma och inte är beroende av den typ av gas.Vidare har det också visat sig att genom upphettning av gasen vid en ° SKE inkrementeras med ett och samma värde.Att berätta mer exakt, är värdet: ΔEk = 2,07 x 10-23Dzh / C. för att beräkna vad den genomsnittliga kinetiska energin av gasmolekyler i den framåtgående rörelsen, måste, utöver detta relativa värde, även känner till åtminstone ett absolutvärde för energin i translationsrörelse.I fysik för att exakt bestämma dessa värden för ett brett spektrum av temperaturer.Till exempel vid en temperatur t = 500 ° C kinetiska energin hos translationsrörelsen hos molekylen Ek = 1600 x 10-23Dzh. känna värdet 2 ( ΔEk och Ek), hur vi kan beräkna energin hos translationsrörelsen av molekylerna vid en given temperatur, och för att lösa det inversa problemet - att bestämma den temperatur vid de givna värdena för energi.
Slutligen kan vi dra slutsatsen att den genomsnittliga kinetiska energi av molekylerna, formeln av vilka en visas ovan beror det endast på den absoluta temperaturen (och för varje tillstånd av materia).
lagen om bevarande av den totala mekanisk energi
studie av rörelse organ under inverkan av tyngdkraften och de elastiska krafterna visade att det finns en fysisk storhet, som kallas potentiell energi E ;det beror på kroppsramen, och dess förändring likställs IKE, som tas med omvänt tecken: Δ E = - ΔEk. Således är lika med 0 mängden av förändring av CE och PE kropp som samverkar med de gravitationskrafter och elasticiteten: Δ En + ΔEk = 0. krafter, som beror enbart på koordinaterna för kroppen, så kallade konservativ. attraktionskrafter och elastiska krafterna är konservativa.Summan av de kinetiska och potentiella energier av kroppen är full av mekanisk energi: En + Ek = E
Detta faktum, som har visat sig vara de mest exakta experiment
kallas lagen om bevarande av mekanisk energi .Om kroppen interagera med de krafter som är beroende av den relativa hastigheten, är den mekaniska energin i systemet samverkande organ som inte sparats.Ett exempel på denna typ av krafter, som kallas icke-konservativa , är friktion.Om kroppen av en friktionskraft, är det nödvändigt att övervinna dem att förbruka energi som är en del av den används för att utföra arbete mot styrkorna av friktion.Men är brott mot lagen om energins bevarande bara imaginära, eftersom det är ett specialfall av den allmänna lagen om bevarande och omvandling av energi. energikroppar försvinner aldrig och återkommer: det bara omvandlas från en form till en annan.Denna lag av naturen är mycket viktigt, det sker överallt.Det är också ibland kallas den allmänna lagen om bevarande och omvandling av energi.
samband mellan den inre energin i kroppen, de kinetiska och potentiella energier
inre energi (U) i kroppen - det är hans fulla energin i kroppen minus CE kroppen som helhet och dess driftställe i fältstyrkan yttre.Av detta kan vi dra slutsatsen att den inre energin är sammansatt av den slumpmässiga rörelsen av molekylerna i CE, PE, och samspelet mellan dem vnutremolekulyarnoy energi.Intern energi - en enda värderad funktion av staten, vilket innebär följande: Om systemet är i detta tillstånd, tar sin inre energi dess inneboende värden, oavsett vad som hänt tidigare.
Relativism
När hastigheten hos kroppen nära ljusets hastighet, den kinetiska energi som finns med följande formel:
kinetisk energi av kroppen, formeln för som skrevs ovan, kan den också beräknas på följande princip:
Exempel på problem med att hitta en kinetiskEnergi
1. Jämför den kinetiska energin hos bollen vikt 9 g, som flyger med en hastighet av 300 m / s, och en person som väger 60 kg, som färdas med en hastighet på 18 km / t.
Så vad vi har fått: m1 = 0,009 kg;V1 = 300 m / s;m2 = 60 kg, V2 = 5 m / s.
Lösning:
- rörelseenergi (formel): Ek = mv2: 2.
- Vi har alla data för beräkning och därför finner vi Ek för människan och bollen.
- 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.
Svar: Den kinetiska energin hos bollen är mindre än en person.
2. En kropp med en massa på 10 kg har höjts till en höjd av 10 meter, varefter han släpptes.Vad CE kommer att ha på en höjd av 5 m?Luftmotståndet tillåts försummas.
Så vad vi har fått: m = 10 kg;h = 10 m; h 1 = 5 m;g = 9,81 N / kg. EK1 -?
Lösning:
- kroppen av viss massa, höjs till en viss höjd, har en potentiell energi: Ep = mgh.Om kroppen faller, är det på en viss höjd H1 kommer att ha en svett.energi Ep = mgh1 och anhöriga.EK1 energi.För att grunda ett korrekt sätt den kinetiska energin i formeln, som har visats ovan, inte fungerar och därför lösa problemet enligt följande algoritm.
- I det här steget använder vi lagen om bevarande av energi och skriva: EP1 + EK1 n = E.
- Då EK1 = E n - EP1 = MGH - MGH 1 = mg (h-h1).
- Ersätta våra värderingar i formeln, får vi: EK1 = 9,81 x 10 (10-5) = 490,5 J.
Svar: EK1 = 490,5 J.
3. svänghjulet med en massa m och radie R, virad runt en axel som går genom dess centrum.Vinkelhastigheten av svänghjulsBrytning - ω .För att stoppa svänghjulet till dess kant pressas mot bromsbacken som verkar på den med kraft Ftreniya .Hur många varv kommer att göra svänghjulet stannar?Ta hänsyn till att vikten av svänghjulet är centrerad på fälgen.
Så vad vi har fått: m; R; ω; Ftreniya.N -?
Lösning:
- Att lösa problemet, antar vi momentum svänghjulet vänder som en tunn likformig bågen med radien R och vikt m, som förvandlas till en vinkelhastighet ω.
- Den kinetiska energin hos kroppen är lika med: Ek = (J ω 2) 2, där J = m R 2.
- Svänghjuls stopp, förutsatt att alla dess TBE spenderas på arbetet för att övervinna friktionskraften Ftreniya, uppkommer mellan bromsbelägget och kanten: Ek = Ftreniya * s, där
