Formuła na znalezienie energii. Energia: energia potencjalna i kinetyczna. Prawo zachowania całkowitej energii mechanicznej

W zależności od rodzaju ruchu energia przybiera różne formy: kinetyczną, potencjalną, wewnętrzną, elektromagnetyczną itp. Jednak w większości problemów dynamiki i kinematyki rozważane są energie kinetyczne i potencjalne. Suma tych dwóch wielkości to całkowita energia, która jest wymagana w wielu takich problemach.

Aby znaleźć energię całkowitą, jak wskazano powyżej, najpierw należy osobno obliczyć zarówno energię kinetyczną, jak i potencjalną. Energia kinetyczna to energia ruchu mechanicznego układu. W tym przypadku prędkość ruchu jest wielkością podstawową, a im większa, tym większa energia kinetyczna ciała. Poniżej wskazano do obliczenia energii kinetycznej: E \u003d mv ^ 2 / 2, gdzie m to ciało, kg, v to poruszające się ciało, m / s. Z tego wzoru możemy wywnioskować, że wartość energii kinetycznej zależy nie tylko od prędkości, ale także od masy. Ładunek o większej masie przy tej samej prędkości ma więcej energii.

Energia potencjalna jest również nazywana energią spoczynkową. Jest to energia mechaniczna kilku ciał, charakteryzująca się interakcją ich sił. Wartość energii potencjalnej opiera się na masie ciała, jednak w przeciwieństwie do poprzedniego przypadku nigdzie się nie porusza, czyli jego prędkość wynosi zero. Najczęstszym przypadkiem jest, gdy ciało wisi nad powierzchnią Ziemi w spoczynku. W takim przypadku formuła energii potencjalnej będzie wyglądać następująco: P \u003d mgh, gdzie m to masa ciała, kg, a h to wysokość, na której znajduje się ciało, m. Należy również zauważyć, że energia potencjalna nie zawsze mają wartość dodatnią. Jeśli na przykład konieczne jest określenie energii potencjalnej ciała znajdującego się pod ziemią, przyjmie ona wartość ujemną: P \u003d -mgh

Całkowita energia jest wynikiem zsumowania kinetyki i potencjału. Zatem wzór na jego obliczenie można zapisać w następujący sposób: Eo=E+P=mv^2/2+mgh W szczególności, ciało latające posiada jednocześnie oba rodzaje energii, a ich stosunek zmienia się w różnych fazach lotu . W zerowym punkcie odniesienia dominuje energia kinetyczna, następnie w miarę postępu lotu jej część zamieniana jest na energię potencjalną, a pod koniec lotu energia kinetyczna znów zaczyna dominować.

Powiązane wideo

Aby określić całkowitą energię ruchu ciała fizycznego lub oddziaływania elementów układu mechanicznego, konieczne jest dodanie wartości energii kinetycznej i potencjalnej. Zgodnie z prawem konserwatorskim kwota ta nie ulega zmianie.

Instrukcja

Energia jest koncepcją fizyczną, która charakteryzuje zdolność ciał określonego układu zamkniętego do wykonywania określonego. Energia mechaniczna towarzyszy każdemu ruchowi lub interakcji, może być przekazywana z jednego ciała do drugiego, uwalniana lub pochłaniana. Zależy to bezpośrednio od sił działających w układzie, ich wielkości i kierunków.

Energia kinetyczna Ekin jest równa pracy siły napędowej, która informuje o przyspieszeniu punktu materialnego ze stanu spoczynku do osiągnięcia określonej prędkości. W takim przypadku ciało otrzymuje rezerwę równą połowie iloczynu masy m i kwadratu prędkości v²: Ekin \u003d m v² / 2.

Elementy układu mechanicznego nie zawsze są w ruchu, również znajdują się w stanie spoczynku. W tym czasie powstaje energia potencjalna. Wartość ta nie zależy od prędkości ruchu, ale od pozycji ciała lub położenia ciał względem siebie. Jest wprost proporcjonalna do wysokości h, na której ciało znajduje się nad powierzchnią. W rzeczywistości energia potencjalna jest przekazywana do układu przez siłę grawitacyjną, która powstaje między ciałami lub między ciałami i: Еpot = m g h, gdzie g jest wartością stałą, przyspieszeniem swobodnego spadania.

Energia kinetyczna i potencjalna równoważą się nawzajem, więc ich suma jest zawsze stała. Istnieje prawo zachowania energii, zgodnie z którym całkowita energia zawsze pozostaje stała. Innymi słowy, nie może powstać z pustki ani zniknąć donikąd. Aby określić całkowitą energię, należy połączyć następujące wzory: Epol \u003d m v² / 2 + m g h \u003d m (v² / 2 + g h).

Klasycznym przykładem zachowania energii jest wahadło matematyczne. Przyłożona siła przekazuje pracę, która powoduje kołysanie wahadła. Stopniowo energia potencjalna powstająca w polu grawitacyjnym zmusza je do zmniejszenia amplitudy oscylacji, a na końcu do zatrzymania.

Energie kinetyczne i potencjalne są cechami interakcji i ruchu ciał, a także ich zdolnością do dokonywania zmian w środowisku zewnętrznym. Energię kinetyczną można określić dla jednego ciała względem drugiego, natomiast energia potencjalna zawsze opisuje oddziaływanie kilku obiektów i zależy od odległości między nimi.

Energia kinetyczna

Energia kinetyczna ciała nazywana jest wielkością fizyczną, która jest równa połowie iloczynu masy ciała i jego prędkości do kwadratu. Jest to energia ruchu, równoważna pracy, jaką musi wykonać siła przyłożona do ciała w spoczynku, aby określić daną prędkość. Po zderzeniu energia kinetyczna może zostać przekształcona w inną formę energii, taką jak dźwięk, światło lub ciepło.

Twierdzenie, zwane twierdzeniem o energii kinetycznej, mówi, że jej zmiana jest pracą siły wypadkowej przyłożonej do ciała. Twierdzenie to jest zawsze prawdziwe, nawet jeśli ciało porusza się pod działaniem stale zmieniającej się siły, a jego kierunek nie pokrywa się z kierunkiem jego ruchu.

Energia potencjalna

Energię potencjalną określa nie prędkość, ale wzajemne położenie ciał np. względem Ziemi. Pojęcie to można wprowadzić tylko dla tych sił, których działanie nie zależy od trajektorii ciała, a jedynie determinowane jest jego położeniem początkowym i końcowym. Takie siły nazywane są konserwatywnymi, ich praca wynosi zero, jeśli ciało porusza się po zamkniętej ścieżce.

Siły zachowawcze i energia potencjalna

Siła grawitacji i siła sprężystości są zachowawcze, dla nich można wprowadzić pojęcie energii potencjalnej. To nie sama energia potencjalna ma znaczenie fizyczne, ale jej zmiana, gdy ciało przechodzi z jednej pozycji do drugiej.

Zmiana energii potencjalnej ciała w polu grawitacji, przyjęta ze znakiem przeciwnym, jest równa pracy, jaką siła wykonuje, aby poruszyć ciałem. W odkształceniu sprężystym energia potencjalna zależy od wzajemnego oddziaływania części ciała. Posiadając pewien zapas energii potencjalnej, ściśnięta lub rozciągnięta sprężyna może wprawić w ruch przyczepione do niej ciało, czyli przekazać mu energię kinetyczną.

Oprócz sił sprężystości i grawitacji, inne rodzaje sił mają właściwość konserwatyzmu, na przykład siła oddziaływania elektrostatycznego naładowanych ciał. W przypadku siły tarcia nie można wprowadzić pojęcia energii potencjalnej, jej działanie zależeć będzie od przebytej drogi.

Źródła:

• Energie fizyczne, kinetyczne i potencjalne

Dżul (J) jest jedną z najważniejszych jednostek miar w Międzynarodowym Układzie Jednostek Miar (SI). Dżule mierzą pracę, energię i ciepło. Aby przedstawić wynik końcowy w dżulach, pracuj z jednostkami SI. Jeśli w zadaniu podano inne jednostki miary, przekonwertuj je na jednostki miary z międzynarodowego układu jednostek.

Kroki

Obliczanie pracy (J)

Pojęcie pracy w fizyce. Jeśli przesuniesz pudełko, wykonasz pracę. Jeśli odbierzesz pudełko, wykonasz zadanie. Aby praca została zakończona, muszą być spełnione dwa warunki:

• Stosujesz stałą siłę.
• Pod działaniem przyłożonej siły ciało porusza się w kierunku siły.

1. Oblicz pracę. Aby to zrobić, pomnóż siłę i odległość (o jaką przemieściło się ciało). W SI siłę mierzy się w niutonach, a odległość w metrach. Jeśli użyjesz tych jednostek, wynikowa praca będzie mierzona w dżulach.

   Znajdź masę ciała. Konieczne jest obliczenie siły, którą należy przyłożyć, aby poruszyć ciałem. Rozważ przykład: oblicz pracę wykonaną przez sportowca podczas podnoszenia (z podłogi na klatkę piersiową) sztangi o wadze 10 kg.

   • Jeśli w zadaniu podano niestandardowe jednostki miary, przelicz je na jednostki SI.

2. Oblicz siłę. Siła = masa x przyspieszenie. W naszym przykładzie bierzemy pod uwagę przyspieszenie swobodnego spadania, które wynosi 9,8 m/s2. Siła, którą należy przyłożyć, aby przesunąć pręt w górę, wynosi 10 (kg) x 9,8 (m / s 2) \u003d 98 kg ∙ m / s 2 \u003d 98 N.

   • Jeśli ciało porusza się w płaszczyźnie poziomej, zignoruj ​​przyspieszenie swobodnego spadania. Być może problem będzie wymagał obliczenia siły potrzebnej do pokonania tarcia. Jeśli podano przyspieszenie w zadaniu, po prostu pomnóż je przez podaną masę ciała.

3. Zmierz przebytą odległość. W naszym przykładzie załóżmy, że sztanga jest podnoszona na wysokość 1,5 m. (Jeśli w zadaniu podano niestandardowe jednostki, przelicz je na jednostki SI).

   Pomnóż siłę przez odległość. Aby podnieść sztangę o wadze 10 kg na wysokość 1,5 m zawodnik wykona pracę równą 98 x 1,5 = 147 J.

   Oblicz pracę wykonaną, gdy siła jest skierowana pod kątem. Poprzedni przykład był dość prosty: kierunek siły i ruch ciała pokrywały się. Ale w niektórych przypadkach siła jest skierowana pod kątem do kierunku ruchu. Rozważmy przykład: Oblicz pracę wykonaną przez dziecko ciągnące sanki 25 m przy użyciu liny odchylonej o 30º od poziomu. W tym przypadku praca = siła x cosinus (θ) x odległość. Kąt θ to kąt między kierunkiem siły a kierunkiem ruchu.

   Znajdź całkowitą przyłożoną siłę. W naszym przykładzie załóżmy, że dziecko przykłada siłę 10 N.

   • Jeśli problem mówi, że siła jest skierowana w górę lub w prawo/lewo, albo jej kierunek pokrywa się z kierunkiem ruchu ciała, to aby obliczyć pracę, wystarczy pomnożyć siłę i odległość.

4. Oblicz odpowiednią siłę. W naszym przykładzie tylko część całkowitej siły ciągnie sanki do przodu. Ponieważ lina jest skierowana do góry (pod kątem do poziomu), kolejna część całkowitej siły próbuje podnieść sanki. Dlatego oblicz siłę, której kierunek jest taki sam jak kierunek ruchu.

   • W naszym przykładzie kąt θ (między ziemią a liną) wynosi 30º.
   • cosθ = cos30º = (√3)/2 = 0,866. Znajdź tę wartość za pomocą kalkulatora; ustaw jednostkę kąta w kalkulatorze na stopnie.
   • Pomnóż całkowitą siłę przez cosθ. W naszym przykładzie: 10 x 0,866 = 8,66 N to siła, której kierunek pokrywa się z kierunkiem ruchu.

5. Pomnóż odpowiednią siłę przez odległość, aby obliczyć pracę. W naszym przykładzie: 8,66 (N) x 20 (m) = 173,2 J.

   Obliczanie energii (J) z danej mocy (W)

   Obliczanie energii kinetycznej (J)

   1. Energia kinetyczna to energia ruchu. Może być wyrażona w dżulach (J).

      • Energia kinetyczna odpowiada pracy wykonanej w celu przyspieszenia ciała stacjonarnego do określonej prędkości. Po osiągnięciu określonej prędkości energia kinetyczna ciała pozostaje stała, dopóki nie zostanie przekształcona w ciepło (z tarcia), grawitacyjną energię potencjalną (gdy porusza się wbrew grawitacji) lub inne formy energii.

   2. Znajdź masę ciała. Na przykład oblicz energię kinetyczną roweru i rowerzysty. Masa rowerzysty to 50 kg, a masa roweru to 20 kg, więc całkowita masa ciała to 70 kg (traktuj rower i rowerzystę jako jedno ciało, ponieważ poruszają się w tym samym kierunku i przy tej samej prędkości).

      Oblicz prędkość. Jeśli w zadaniu podano prędkość, przejdź do następnego kroku; w przeciwnym razie oblicz go za pomocą jednej z poniższych metod. Zauważ, że tutaj kierunek prędkości można pominąć; ponadto załóżmy, że rowerzysta jedzie w linii prostej.

      • Jeśli rowerzysta jechał ze stałą prędkością (bez przyspieszenia), zmierz przebytą odległość (m) i podziel ją przez czas (s) potrzebny na pokonanie tej odległości. To da ci średnią prędkość.
      • Jeżeli rowerzysta przyspieszał, a wartość przyspieszenia i kierunek ruchu nie uległy zmianie, to prędkość w danym momencie t wyliczana jest ze wzoru: przyspieszenie x t + prędkość początkowa. Czas mierzony jest w sekundach, prędkość w m/s, przyspieszenie w m/s 2 .

   3. Zastąp wartości we wzorze. Energia kinetyczna \u003d (1/2)mv 2, gdzie m to masa, v to prędkość. Na przykład, jeśli prędkość rowerzysty wynosi 15 m/s, to jego energia kinetyczna wynosi K = (1/2)(70 kg)(15 m/s) 2 = (1/2)(70 kg)(15 m/s)( 15 m / s) \u003d 7875 kg m 2 / s 2 \u003d 7875 N ∙ m \u003d 7875 J

   Obliczanie ilości ciepła (J)

   Znajdź masę ogrzanego ciała. Aby to zrobić, użyj wagi lub wagi sprężynowej. Jeśli ciało jest płynem, najpierw zważ pusty pojemnik (do którego wlejesz płyn), aby znaleźć jego masę. Po zważeniu cieczy od otrzymanej wartości odejmij masę pustego pojemnika, aby obliczyć masę cieczy. Weźmy na przykład wodę o masie 500 g.

   • Aby wynik był mierzony w dżulach, masę należy zmierzyć w gramach.

   1. Znajdź właściwą pojemność cieplną ciała. Można go znaleźć w podręczniku z chemii, fizyki lub w Internecie. Ciepło właściwe wody wynosi 4,19 J/g.

      • Ciepło właściwe zmienia się nieznacznie w zależności od temperatury i ciśnienia. Na przykład w niektórych źródłach właściwa pojemność cieplna wody wynosi 4,18 J/g (ponieważ różne źródła wybierają różne wartości „temperatury odniesienia”).
      • Temperaturę można mierzyć w stopniach Kelvina lub Celsjusza (ponieważ różnica między tymi dwiema temperaturami będzie taka sama), ale nie w stopniach Fahrenheita.

   2. Znajdź początkową temperaturę ciała. Jeśli ciało jest płynne, użyj termometru.

      Podgrzej ciało i znajdź jego ostateczną temperaturę. Możesz więc znaleźć ilość ciepła przekazywanego do ciała podczas ogrzewania.

      • Jeśli chcesz obliczyć całkowitą energię zamienioną na ciepło, weź pod uwagę, że początkowa temperatura ciała wynosi zero absolutne (0 Kelvin lub -273,15 Celsjusza). To zwykle nie ma zastosowania.

   3. Odejmij początkową temperaturę ciała od końcowej temperatury, aby znaleźć zmianę temperatury ciała. Na przykład woda jest podgrzewana z 15 stopni Celsjusza do 35 stopni Celsjusza, czyli zmiana temperatury wody wynosi 20 stopni Celsjusza.

   4. Pomnóż masę ciała, jego właściwą pojemność cieplną i zmianę temperatury ciała. Wzór: H = mcΔT, gdzie ΔT jest zmianą temperatury. W naszym przykładzie: 500 x 4,19 x 20 = 41,900 J

      • Ilość ciepła jest czasami mierzona w kaloriach lub kilokaloriach. Kalorie to ilość ciepła potrzebna do podniesienia temperatury 1 grama wody o 1 stopień Celsjusza; Kilokalorie to ilość ciepła potrzebna do podniesienia temperatury 1 kg wody o 1 stopień Celsjusza. W powyższym przykładzie potrzeba 10 000 kalorii lub 10 kcal, aby podnieść temperaturę 500 gramów wody o 20 stopni Celsjusza.

Praca mechaniczna. Jednostki pracy.

W życiu codziennym pod pojęciem „pracy” rozumiemy wszystko.

W fizyce pojęcie Stanowisko nieco inny. Jest to pewna wielkość fizyczna, co oznacza, że ​​można ją zmierzyć. W fizyce badanie to przede wszystkim Praca mechaniczna .

Rozważ przykłady pracy mechanicznej.

Pociąg porusza się pod działaniem siły trakcyjnej lokomotywy elektrycznej, wykonując jednocześnie pracę mechaniczną. Kiedy strzela się z pistoletu, siła ciśnienia gazów prochowych działa - przesuwa pocisk wzdłuż lufy, podczas gdy prędkość pocisku wzrasta.

Z tych przykładów widać, że praca mechaniczna jest wykonywana, gdy ciało porusza się pod działaniem siły. Praca mechaniczna wykonywana jest również w przypadku, gdy siła działająca na ciało (np. siła tarcia) zmniejsza prędkość jego ruchu.

Chcąc przesunąć szafkę, naciskamy na nią z siłą, ale jeśli nie porusza się ona jednocześnie, to nie wykonujemy pracy mechanicznej. Można sobie wyobrazić przypadek, w którym ciało porusza się bez udziału sił (bezwładności), w tym przypadku również nie jest wykonywana praca mechaniczna.

Więc, praca mechaniczna jest wykonywana tylko wtedy, gdy na ciało działa siła i ono się porusza .

Łatwo zrozumieć, że im większa siła działająca na ciało i im dłuższa droga, którą ciało przechodzi pod działaniem tej siły, tym większa jest wykonana praca.

Praca mechaniczna jest wprost proporcjonalna do przyłożonej siły i wprost proporcjonalna do przebytej odległości. .

Dlatego zgodziliśmy się mierzyć pracę mechaniczną iloczynem siły i drogi przebytej w tym kierunku tej siły:

praca = siła × ścieżka

gdzie ALE- Stanowisko, F- siła i s- przebyty dystans.

Jednostka pracy to praca wykonana siłą 1 N na drodze 1 m.

Jednostka pracy - dżul (J ) nosi imię angielskiego naukowca Joule. W ten sposób,

1J = 1Nm.

Także używany kilodżuli (kJ) .

1 kJ = 1000 J.

Formuła A = Fs ma zastosowanie, gdy moc F jest stała i pokrywa się z kierunkiem ruchu ciała.

Jeśli kierunek siły pokrywa się z kierunkiem ruchu ciała, to siła ta działa pozytywnie.

Jeżeli ruch ciała następuje w kierunku przeciwnym do kierunku przyłożonej siły, np. siły tarcia ślizgowego, to siła ta działa ujemnie.

Jeżeli kierunek siły działającej na ciało jest prostopadły do ​​kierunku ruchu, to siła ta nie działa, praca wynosi zero:

W przyszłości, mówiąc o pracy mechanicznej, nazwiemy ją pokrótce jednym słowem - praca.

Przykład. Oblicz pracę wykonaną przy podnoszeniu płyty granitowej o objętości 0,5 m3 na wysokość 20 m. Gęstość granitu wynosi 2500 kg / m 3.

Dany:

ρ \u003d 2500 kg / m 3

Rozwiązanie:

gdzie F jest siłą, którą należy przyłożyć, aby równomiernie podnieść płytę. Siła ta jest równa modułowi siły splotu Fsplot działającego na płytkę, tj. F = Fsplot. A siłę grawitacji można określić masą płyty: Ftyazh = gm. Obliczamy masę płyty, znając jej objętość i gęstość granitu: m = ρV; s = h, czyli ścieżka jest równa wysokości wzniesienia.

Czyli m = 2500 kg/m3 0,5 m3 = 1250 kg.

F = 9,8 N/kg 1250 kg ≈ 12250 N.

A = 12 250 N 20 m = 245 000 J = 245 kJ.

Odpowiedź: A = 245 kJ.

Dźwignie.Moc.Energia

Różne silniki wykonują tę samą pracę w różnym czasie. Na przykład dźwig na placu budowy w ciągu kilku minut podnosi setki cegieł na najwyższe piętro budynku. Gdyby pracownik miał przenieść te cegły, zajęłoby mu to kilka godzin. Inny przykład. Koń może zaorać hektar ziemi w 10-12 godzin, natomiast ciągnik z pługiem wielolemieszowym ( lemiesz pługa- część pługa, która odcina warstwę ziemi od dołu i przenosi ją na wysypisko; multi-share - dużo akcji), ta praca będzie wykonywana przez 40-50 minut.

Oczywiste jest, że dźwig wykonuje tę samą pracę szybciej niż robotnik, a traktor szybciej niż koń. Szybkość pracy charakteryzuje się specjalną wartością zwaną mocą.

Moc jest równa stosunkowi pracy do czasu, przez jaki została wykonana.

Aby obliczyć moc, konieczne jest podzielenie pracy przez czas, w którym ta praca jest wykonywana. moc = praca / czas.

gdzie n- moc, A- Stanowisko, T- czas wykonanej pracy.

Moc jest wartością stałą, gdy ta sama praca jest wykonywana w każdej sekundzie, w innych przypadkach stosunek Na określa moc średnią:

n cf = Na . Jednostkę mocy przyjęto jako moc, przy której praca w J jest wykonywana w ciągu 1 sekundy.

Ta jednostka nazywa się wat ( Wt) na cześć innego angielskiego naukowca Watta.

1 wat = 1 dżul/ 1 sekunda, lub 1 W = 1 J/s.

Wat (dżul na sekundę) - W (1 J / s).

Większe jednostki mocy są szeroko stosowane w inżynierii - kilowat (kW), megawat (MW) .

1 MW = 1 000 000 W

1 kW = 1000 W

1 mW = 0,001 W

1 W = 0,000001 MW

1 W = 0,001 kW

1 W = 1000 mW

Przykład. Znajdź moc przepływu wody przepływającej przez tamę, jeśli wysokość spadku wody wynosi 25 m, a jego natężenie przepływu wynosi 120 m3 na minutę.

Dany:

ρ = 1000 kg/m3

Rozwiązanie:

Masa spadającej wody: m = ρV,

m = 1000 kg/m3 120 m3 = 120 000 kg (12 104 kg).

Siła grawitacji działająca na wodę:

F = 9,8 m/s2 120 000 kg ≈ 1 200 000 N (12 105 N)

Praca wykonana na minutę:

A - 1 200 000 N 25 m = 30 000 000 J (3 107 J).

Moc przepływu: N = A/t,

N = 30 000 000 J / 60 s = 500 000 W = 0,5 MW.

Odpowiedź: N = 0,5 MW.

Różne silniki mają moc od setnych i dziesiątych kilowata (silnik golarki elektrycznej, maszyny do szycia) do setek tysięcy kilowatów (turbiny wodne i parowe).

Tabela 5

Moc niektórych silników, kW.

Każdy silnik posiada tabliczkę (paszport silnika), która zawiera pewne dane o silniku, w tym jego moc.

Moc ludzka w normalnych warunkach pracy wynosi średnio 70-80 watów. Wykonując skoki, wbiegając po schodach, człowiek może rozwinąć moc do 730 watów, a w niektórych przypadkach nawet więcej.

Ze wzoru N = A/t wynika, że

Aby obliczyć pracę, musisz pomnożyć moc przez czas, w którym ta praca została wykonana.

Przykład. Silnik wentylatora pokojowego ma moc 35 watów. Ile pracy wykonuje w 10 minut?

Zapiszmy stan problemu i go rozwiążmy.

Dany:

Rozwiązanie:

A = 35 W * 600 s = 21 000 W * s = 21 000 J = 21 kJ.

Odpowiedź A= 21 kJ.

proste mechanizmy.

Od niepamiętnych czasów człowiek używał różnych urządzeń do wykonywania prac mechanicznych.

Każdy wie, że ciężki przedmiot (kamień, szafka, maszyna), którego nie da się przesunąć ręką, można przesunąć dość długim drążkiem – dźwignią.

W tej chwili uważa się, że za pomocą dźwigni trzy tysiące lat temu, podczas budowy piramid w starożytnym Egipcie, ciężkie kamienne płyty zostały przeniesione i podniesione na dużą wysokość.

W wielu przypadkach zamiast podnoszenia ciężkiego ładunku na określoną wysokość, można go przetoczyć lub wciągnąć na tę samą wysokość po pochyłej płaszczyźnie lub podnieść za pomocą klocków.

Urządzenia używane do przekształcania mocy nazywane są mechanizmy .

Proste mechanizmy obejmują: dźwignie i ich odmiany - blok, brama; pochyła płaszczyzna i jej odmiany - klin, śruba. W większości przypadków stosuje się proste mechanizmy w celu uzyskania przyrostu siły, czyli kilkukrotnego zwiększenia siły działającej na organizm.

Proste mechanizmy można znaleźć zarówno w gospodarstwach domowych, jak i we wszystkich skomplikowanych maszynach fabrycznych i fabrycznych, które tną, skręcają i stemplują duże arkusze stali lub wyciągają najcieńsze nitki, z których następnie wykonuje się tkaniny. Te same mechanizmy można znaleźć w nowoczesnych złożonych automatach, maszynach drukarskich i liczących.

Ramię dźwigni. Równowaga sił na dźwigni.

Rozważ najprostszy i najczęstszy mechanizm - dźwignię.

Dźwignia jest sztywnym korpusem, który może obracać się wokół nieruchomego wspornika.

Rysunki pokazują, w jaki sposób pracownik używa łomu do podnoszenia ładunku jako dźwigni. W pierwszym przypadku pracownik z siłą F naciska koniec łomu b, w drugim - podnosi koniec b.

Pracownik musi pokonać ciężar ładunku P- siła skierowana pionowo w dół. W tym celu obraca łom wokół osi przechodzącej przez jedyną bez ruchu punkt załamania - jego punkt podparcia O. Wytrzymałość F, za pomocą którego pracownik działa na dźwignię, mniej siły P, więc pracownik dostaje zyskać na sile. Za pomocą dźwigni możesz podnieść tak ciężki ładunek, że nie możesz go podnieść samodzielnie.

Rysunek przedstawia dźwignię, której oś obrotu wynosi O(punkt podparcia) znajduje się pomiędzy punktami przyłożenia sił ALE I W. Drugi rysunek przedstawia schemat tej dźwigni. Obie siły F 1 i F 2 działające na dźwignię są skierowane w tym samym kierunku.

Najkrótsza odległość między punktem podparcia a linią prostą, wzdłuż której siła działa na dźwignię, nazywana jest ramieniem siły.

Długość tej prostopadłej będzie ramieniem tej siły. Rysunek pokazuje, że OA- siła ramion F 1; OW- siła ramion F 2. Siły działające na dźwignię mogą obracać ją wokół osi w dwóch kierunkach: zgodnie z ruchem wskazówek zegara lub przeciwnie do ruchu wskazówek zegara. Tak, moc F 1 obraca dźwignię zgodnie z ruchem wskazówek zegara, a siła F 2 obraca go w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara.

Warunek, w którym dźwignia znajduje się w równowadze pod działaniem przyłożonych do niej sił, można ustalić eksperymentalnie. Należy przy tym pamiętać, że wynik działania siły zależy nie tylko od jej wartości liczbowej (modułu), ale także od punktu przyłożenia jej do ciała, czy też sposobu jej skierowania.

Różne obciążniki są zawieszone na dźwigni (patrz rys.) po obu stronach punktu podparcia, tak aby za każdym razem dźwignia pozostawała w równowadze. Siły działające na dźwignię są równe ciężarom tych obciążeń. W każdym przypadku mierzone są moduły sił i ich ramiona. Z doświadczenia pokazanego na rysunku 154 widać, że siła 2 h równoważy moc 4 h. W tym przypadku, jak widać na rysunku, ramię o mniejszej sile jest 2 razy większe niż ramię o większej sile.

Na podstawie tych eksperymentów ustalono stan (regułę) równowagi dźwigni.

Dźwignia jest w równowadze, gdy działające na nią siły są odwrotnie proporcjonalne do ramion tych sił.

Ta reguła może być zapisana jako formuła:

F 1/F 2 = ja 2/ ja 1 ,

gdzie F 1I F 2 - siły działające na dźwignię, ja 1I ja 2 , - ramiona tych sił (patrz ryc.).

Zasada równowagi dźwigni została ustanowiona przez Archimedesa około 287-212. pne mi. (Ale czy ostatni akapit nie mówił, że dźwignie były używane przez Egipcjan? A może słowo „ustalone” jest tutaj ważne?)

Z tej zasady wynika, że ​​mniejszą siłę można zrównoważyć dźwignią o większej sile. Niech jedno ramię dźwigni będzie 3 razy większe od drugiego (patrz rys.). Następnie przy użyciu siły np. 400 N w punkcie B można podnieść kamień o masie 1200 N. Aby podnieść jeszcze cięższy ładunek, konieczne jest zwiększenie długości ramienia dźwigni, na którym znajduje się akty pracownicze.

Przykład. Za pomocą dźwigni pracownik podnosi płytę o wadze 240 kg (patrz ryc. 149). Jaką siłę przykłada do większego ramienia dźwigni, które wynosi 2,4 m, jeśli mniejsze ramię ma 0,6 m?

Zapiszmy stan problemu i go rozwiążmy.

Dany:

Rozwiązanie:

Zgodnie z regułą równowagi dźwigni, F1/F2 = l2/l1, skąd F1 = F2 l2/l1, gdzie F2 = P jest wagą kamienia. Masa kamienia asd = gm, F = 9,8 N 240 kg ≈ 2400 N

Wtedy F1 = 2400 N 0,6/2,4 = 600 N.

Odpowiedź: F1 = 600 N.

W naszym przykładzie robotnik pokonuje siłę 2400 N, przykładając do dźwigni siłę 600 N. Ale jednocześnie ramię, na które działa robotnik, jest 4 razy dłuższe niż ramię, na które działa ciężar kamienia ( ja 1 : ja 2 = 2,4 m: 0,6 m = 4).

Stosując zasadę dźwigni, mniejsza siła może zrównoważyć większą siłę. W takim przypadku ramię o mniejszej sile musi być dłuższe niż ramię o większej sile.

Moment mocy.

Znasz już zasadę równowagi dźwigni:

F 1 / F 2 = ja 2 / ja 1 ,

Korzystając z własności proporcji (iloczyn jej skrajnych członów jest równy iloczynowi jej członów środkowych), zapisujemy to w postaci:

F 1ja 1 = F 2 ja 2 .

Po lewej stronie równania znajduje się iloczyn siły F 1 na jej ramieniu ja 1, a po prawej iloczyn siły F 2 na jej ramieniu ja 2 .

Iloczyn modułu siły obracającej ciało i jego ramię nazywa się moment siły; jest oznaczony literą M. Tak więc,

Dźwignia jest w równowadze pod działaniem dwóch sił, jeśli moment siły obracającej ją zgodnie z ruchem wskazówek zegara jest równy momentowi siły obracającej ją przeciwnie do ruchu wskazówek zegara.

Ta zasada nazywa się reguła chwili , można zapisać jako formułę:

M1 = M2

Rzeczywiście, w rozważanym przez nas eksperymencie (§ 56) działające siły były równe 2 N i 4 N, ich ramiona były odpowiednio 4 i 2 naciskami dźwigni, tj. momenty tych sił są takie same, gdy dźwignia jest w równowadze.

Moment siły, jak każdą wielkość fizyczną, można zmierzyć. Moment siły 1 N jest traktowany jako jednostka momentu siły, której ramię ma dokładnie 1 m.

Ta jednostka nazywa się niutonometr (Nm).

Moment siły charakteryzuje działanie siły i pokazuje, że zależy on jednocześnie od modułu siły i jej ramienia. Rzeczywiście, wiemy już na przykład, że wpływ siły na drzwi zależy zarówno od modułu siły, jak i od miejsca jej przyłożenia. Drzwi łatwiej się obraca, im dalej od osi obrotu działa siła. Lepiej odkręcić nakrętkę długim kluczem niż krótkim. Im łatwiej podnieść wiadro ze studni, tym dłuższa klamka bramy itp.

Dźwignie w technologii, życiu codziennym i przyrodzie.

Zasada dźwigni (lub zasada momentów) leży u podstaw działania różnego rodzaju narzędzi i urządzeń wykorzystywanych w technice i życiu codziennym, gdzie wymagany jest przyrost siły lub na drodze.

Nabieramy na sile podczas pracy z nożyczkami. Nożyce - to jest dźwignia(ryż), którego oś obrotu odbywa się poprzez śrubę łączącą obie połówki nożyczek. działająca siła F 1 to siła mięśni ręki osoby ściskającej nożyczki. Siła przeciwna F 2 - siła oporu takiego materiału, który jest cięty nożyczkami. W zależności od przeznaczenia nożyczek ich urządzenie jest inne. Nożyczki biurowe, przeznaczone do cięcia papieru, mają długie ostrza i uchwyty, które są prawie tej samej długości. Nie wymaga dużej siły do ​​cięcia papieru, a wygodniej jest ciąć w linii prostej długim ostrzem. Nożyce do cięcia blachy (rys.) mają rękojeści znacznie dłuższe niż ostrza, ponieważ siła oporu metalu jest duża i aby ją zrównoważyć, ramię siły działającej musi być znacznie zwiększone. Jeszcze większa różnica między długością uchwytów a odległością części tnącej i osią obrotu w przecinak do drutu(Rys.), Przeznaczony do cięcia drutu.

W wielu maszynach dostępne są różnego rodzaju dźwignie. Rączka maszyny do szycia, pedały rowerowe lub hamulce ręczne, pedały samochodowe i ciągnikowe, klawisze pianina to przykłady dźwigni stosowanych w tych maszynach i narzędziach.

Przykładami zastosowania dźwigni są uchwyty imadeł i stołów warsztatowych, dźwignia wiertarki itp.

Działanie wag dźwigniowych jest również oparte na zasadzie dźwigni (rys.). Skala treningowa pokazana na rysunku 48 (s. 42) pełni funkcję: dźwignia równoramienna . W skale dziesiętne ramię, na którym zawieszony jest kubek z obciążnikami, jest 10 razy dłuższe niż ramię dźwigające ładunek. To znacznie upraszcza ważenie dużych ładunków. Podczas ważenia ładunku na skali dziesiętnej należy pomnożyć masę odważników przez 10.

Urządzenie wagi do ważenia wagonów towarowych również opiera się na zasadzie dźwigni.

Dźwignie znajdują się również w różnych częściach ciała zwierząt i ludzi. Są to na przykład ręce, nogi, szczęki. Wiele dźwigni można znaleźć w ciele owadów (po przeczytaniu książki o owadach i budowie ich ciała), ptaków, w budowie roślin.

Zastosowanie prawa równowagi dźwigni do bloku.

Blok to koło z rowkiem, wzmocnione w uchwycie. Lina, kabel lub łańcuch jest prowadzony wzdłuż rynny bloku.

Naprawiono blok taki blok jest wywoływany, którego oś jest nieruchoma, a podczas podnoszenia ładunków nie podnosi się i nie opada (ryc.

Blok nieruchomy można uznać za dźwignię równoramienną, w której ramiona sił są równe promieniowi koła (rys.): OA = OB = r. Taki blok nie daje przyrostu siły. ( F 1 = F 2), ale pozwala na zmianę kierunku siły. Ruchomy blok jest blokiem. którego oś wznosi się i opada wraz z ładunkiem (ryc.). Rysunek pokazuje odpowiednią dźwignię: O- punkt podparcia dźwigni, OA- siła ramion r I OW- siła ramion F. Od ramienia OW 2 razy ramię OA, to siła F 2 razy mniej mocy r:

F = P/2 .

W ten sposób, ruchomy blok daje 2 krotny przyrost siły .

Można to również udowodnić za pomocą pojęcia momentu siły. Gdy blok jest w równowadze, momenty sił F I r są sobie równe. Ale ramię siły F 2 razy siła ramion r, co oznacza, że ​​sama siła F 2 razy mniej mocy r.

Zwykle w praktyce stosuje się połączenie stałego bloku z ruchomym (ryc.). Stały blok jest używany tylko dla wygody. Nie daje przyrostu siły, ale zmienia kierunek siły. Na przykład pozwala podnieść ładunek stojąc na ziemi. Przydaje się wielu osobom lub pracownikom. Daje jednak przyrost mocy 2 razy większy niż zwykle!

Równość pracy przy użyciu prostych mechanizmów. „Złota zasada” mechaniki.

Rozważane przez nas proste mechanizmy są wykorzystywane do wykonywania pracy w przypadkach, gdy konieczne jest zrównoważenie innej siły działaniem jednej siły.

Naturalnie pojawia się pytanie: dając przyrost siły lub ścieżki, czy proste mechanizmy nie dają przyrostu w pracy? Odpowiedź na to pytanie można uzyskać z doświadczenia.

Po zrównoważeniu na dźwigni dwóch sił o różnym module F 1 i F 2 (rys.), wpraw dźwignię w ruch. Okazuje się, że w tym samym czasie punkt przyłożenia mniejszej siły F 2 idzie długą drogę s 2 i punkt przyłożenia większej siły F 1 - mniejsza ścieżka s 1. Po zmierzeniu tych ścieżek i modułów sił stwierdzamy, że drogi przebyte przez punkty przyłożenia sił na dźwigni są odwrotnie proporcjonalne do sił:

s 1 / s 2 = F 2 / F 1.

Tak więc działając na długim ramieniu dźwigni wygrywamy w sile, ale jednocześnie tracimy po drodze tyle samo.

Produkt siły F w drodze s jest praca. Nasze eksperymenty pokazują, że praca wykonywana przez siły przyłożone do dźwigni są sobie równe:

F 1 s 1 = F 2 s 2, tj. ALE 1 = ALE 2.

Więc, podczas korzystania z dźwigni wygrana w pracy nie zadziała.

Za pomocą dźwigni możemy wygrać zarówno siłą, jak i dystansem. Działając siłą na krótkie ramię dźwigni, zyskujemy dystans, ale tracimy siłę o taką samą wartość.

Istnieje legenda, że ​​Archimedes, zachwycony odkryciem panowania dźwigni, wykrzyknął: „Daj mi punkt podparcia, a obrócę Ziemię!”.

Oczywiście Archimedes nie poradziłby sobie z takim zadaniem, nawet gdyby otrzymał punkt podparcia (który musiałby znajdować się poza Ziemią) i dźwignię o wymaganej długości.

Aby podnieść ziemię tylko o 1 cm, długie ramię dźwigni musiałoby zakreślić łuk o ogromnej długości. Przesunięcie dłuższego końca dźwigni po tej ścieżce zajęłoby miliony lat, na przykład z prędkością 1 m/s!

Nie daje przyrostu pracy i stałego bloku, co jest łatwe do zweryfikowania przez doświadczenie (patrz ryc.). Ścieżki przemierzane przez punkty przyłożenia sił F I F, są takie same, takie same są siły, co oznacza, że ​​praca jest taka sama.

Możliwe jest mierzenie i porównywanie ze sobą pracy wykonanej za pomocą ruchomego klocka. W celu podniesienia ładunku na wysokość h za pomocą ruchomego klocka konieczne jest przesunięcie końca liny, do której przymocowany jest dynamometr, jak pokazuje doświadczenie (rys.) na wysokość 2h.

W ten sposób, zyskując siłę 2 razy, tracą 2 razy po drodze, dlatego ruchomy blok nie daje zysku w pracy.

Wieki praktyki pokazały, że żaden z mechanizmów nie daje zysku w pracy. Stosowane są różne mechanizmy, aby wygrać w sile lub po drodze, w zależności od warunków pracy.

Już starożytni naukowcy znali zasadę odnoszącą się do wszystkich mechanizmów: ile razy wygrywamy w sile, ile razy tracimy dystans. Ta zasada została nazwana „złotą zasadą” mechaniki.

Sprawność mechanizmu.

Biorąc pod uwagę urządzenie i działanie dźwigni, nie braliśmy pod uwagę tarcia, a także ciężaru dźwigni. w tych idealnych warunkach praca wykonana przez przyłożoną siłę (nazwiemy ją kompletny), jest równe użyteczne podnoszenie ciężarów lub pokonywanie wszelkich oporów.

W praktyce całkowita praca wykonana przez mechanizm jest zawsze nieco większa niż praca użyteczna.

Część pracy wykonywana jest wbrew sile tarcia w mechanizmie oraz poprzez przesuwanie poszczególnych jego części. Czyli używając ruchomego klocka trzeba dodatkowo wykonać prace nad podniesieniem samego klocka, liny oraz wyznaczeniem siły tarcia w osi klocka.

Niezależnie od tego, jaki mechanizm wybierzemy, użyteczna praca wykonana za jego pomocą jest zawsze tylko częścią całości pracy. Tak więc, oznaczając użyteczną pracę literą Ap, pełną (wykorzystaną) pracę literą Az, możemy napisać:

W górę< Аз или Ап / Аз < 1.

Stosunek pracy użytecznej do pracy całkowitej nazywamy wydajnością mechanizmu.

Wydajność jest określana skrótem wydajności.

Wydajność = Ap / Az.

Wydajność jest zwykle wyrażana w procentach i oznaczana grecką literą η, czyta się ją jako „to”:

η \u003d Ap / Az 100%.

Przykład: Masa 100 kg jest zawieszona na krótkim ramieniu dźwigni. Aby go podnieść, na długie ramię przyłożono siłę 250 N. Ładunek został podniesiony na wysokość h1 = 0,08 m, natomiast punkt przyłożenia siły napędowej spadł na wysokość h2 = 0,4 m. Znajdź sprawność dźwignia.

Zapiszmy stan problemu i go rozwiążmy.

Dany :

Rozwiązanie :

η \u003d Ap / Az 100%.

Pełna (wykorzystana) praca Az = Fh2.

Praca użyteczna Ап = Рh1

P \u003d 9,8 100 kg ≈ 1000 N.

Ap \u003d 1000 N 0,08 \u003d 80 J.

Az \u003d 250 N 0,4 m \u003d 100 J.

η = 80 J/100 J 100% = 80%.

Odpowiedź : = 80%.

Ale i w tym przypadku „złota zasada” jest spełniona. Część użytecznej pracy - 20% z niej - poświęca się na pokonanie tarcia w osi dźwigni i oporów powietrza, a także na ruch samej dźwigni.

Sprawność każdego mechanizmu jest zawsze mniejsza niż 100%. Projektując mechanizmy, ludzie mają tendencję do zwiększania swojej wydajności. Aby to zrobić, zmniejsza się tarcie w osiach mechanizmów i ich ciężar.

Energia.

W fabrykach i fabrykach maszyny i maszyny napędzane są silnikami elektrycznymi, które zużywają energię elektryczną (stąd nazwa).

Podstawowe informacje teoretyczne

Praca mechaniczna

Charakterystyki energetyczne ruchu są wprowadzane na podstawie koncepcji praca mechaniczna lub praca siłowa,. Praca wykonana przez stałą siłę F, jest wielkością fizyczną równą iloczynowi modułów siły i przemieszczenia pomnożonego przez cosinus kąta między wektorami siły F i przemieszczenie S:

Praca jest wielkością skalarną. Może być dodatnia (0° ≤ α < 90°), так и отрицательна (90° < α ≤ 180°). Na α = 90° praca wykonana przez siłę wynosi zero. W układzie SI pracę mierzy się w dżulach (J). Dżul jest równy pracy wykonanej przez siłę 1 niutona podczas przemieszczenia się o 1 metr w kierunku siły.

Jeśli siła zmienia się w czasie, aby znaleźć pracę, budują wykres zależności siły od przemieszczenia i znajdują obszar figury pod wykresem - to jest praca:

Przykładem siły, której moduł zależy od współrzędnej (przemieszczenia) jest siła sprężystości sprężyny, która jest zgodna z prawem Hooke'a ( F ekstra = kx).

Moc

Praca wykonywana przez siłę na jednostkę czasu nazywa się moc. Moc P(czasami określane jako n) jest wielkością fizyczną równą stosunkowi pracy A na czas T podczas których praca ta została zakończona:

Ta formuła oblicza Średnia moc, tj. moc ogólnie charakteryzująca proces. Tak więc pracę można również wyrazić w kategoriach mocy: A = Pt(o ile oczywiście nie są znane moc i czas wykonania pracy). Jednostką mocy jest wat (W) lub 1 dżul na sekundę. Jeżeli ruch jest jednolity, to:

Za pomocą tej formuły możemy obliczyć natychmiastowa moc(moc w danym czasie), jeśli zamiast prędkości do wzoru podstawimy wartość prędkości chwilowej. Skąd wiedzieć, jaką moc liczyć? Jeśli zadanie prosi o moc w określonym momencie lub w pewnym momencie w przestrzeni, jest uważane za natychmiastowe. Jeśli pytasz o moc w określonym czasie lub odcinku ścieżki, poszukaj mocy średniej.

Wydajność - współczynnik wydajności, jest równy stosunkowi pracy użytecznej do zużytej lub mocy użytecznej do zużytej:

To, jaka praca jest użyteczna, a co jest wydawane, określa się od stanu konkretnego zadania przez logiczne rozumowanie. Na przykład, jeśli dźwig wykona pracę, aby podnieść ładunek na określoną wysokość, to praca podnoszenia ładunku będzie przydatna (ponieważ żuraw został do tego stworzony), a praca wykonana przez silnik elektryczny dźwigu zostanie zużyta.

Tak więc użyteczna i wydatkowana moc nie ma ścisłej definicji i można ją znaleźć na podstawie logicznego rozumowania. W każdym zadaniu sami musimy ustalić, jaki był cel wykonania pracy w tym zadaniu (praca użyteczna lub moc), a jaki był mechanizm lub sposób wykonania całej pracy (moc lub praca).

W ogólnym przypadku wydajność pokazuje, jak skutecznie mechanizm przekształca jeden rodzaj energii w inny. Jeśli moc zmienia się w czasie, praca jest określana jako obszar figury pod wykresem mocy w funkcji czasu:

Energia kinetyczna

Fizyczną wielkość równą połowie iloczynu masy ciała i kwadratu jego prędkości nazywamy energia kinetyczna ciała (energia ruchu):

Oznacza to, że jeśli samochód o masie 2000 kg porusza się z prędkością 10 m/s, to ma energię kinetyczną równą mi k \u003d 100 kJ i jest w stanie wykonać pracę 100 kJ. Energia ta może zostać zamieniona na ciepło (kiedy samochód hamuje, nagrzewają się opony kół, droga i tarcze hamulcowe) lub może zostać wykorzystana na odkształcenie samochodu i karoserii, z którą samochód się zderzył (w wypadku). Przy obliczaniu energii kinetycznej nie ma znaczenia, gdzie porusza się samochód, ponieważ energia, podobnie jak praca, jest wielkością skalarną.

Ciało ma energię, jeśli może działać. Na przykład poruszające się ciało ma energię kinetyczną, tj. energię ruchu i jest w stanie wykonać pracę w celu odkształcenia ciał lub nadania przyspieszenia ciałom, z którymi następuje kolizja.

Fizyczne znaczenie energii kinetycznej: aby ciało w spoczynku z masą m zaczął poruszać się z prędkością v konieczne jest wykonanie pracy równej uzyskanej wartości energii kinetycznej. Jeśli masa ciała m poruszanie się z prędkością v, to aby go zatrzymać, trzeba wykonać pracę równą jego początkowej energii kinetycznej. Podczas hamowania energia kinetyczna jest głównie (poza przypadkami zderzeń, kiedy energia jest wykorzystywana do odkształcenia) „odbierana” przez siłę tarcia.

Twierdzenie o energii kinetycznej: praca siły wypadkowej jest równa zmianie energii kinetycznej ciała:

Twierdzenie o energii kinetycznej obowiązuje również w ogólnym przypadku, gdy ciało porusza się pod działaniem zmieniającej się siły, której kierunek nie pokrywa się z kierunkiem ruchu. Wygodne jest zastosowanie tego twierdzenia w problemach przyspieszania i zwalniania ciała.

Energia potencjalna

Wraz z energią kinetyczną lub energią ruchu w fizyce ważną rolę odgrywa pojęcie energia potencjalna lub energia oddziaływania ciał.

Energia potencjalna jest określona przez wzajemne położenie ciał (na przykład położenie ciała względem powierzchni Ziemi). Pojęcie energii potencjalnej można wprowadzić tylko dla sił, których praca nie zależy od trajektorii ciała i jest zdeterminowana jedynie położeniem początkowym i końcowym (tzw. siły konserwatywne). Praca takich sił na zamkniętej trajektorii wynosi zero. Tę właściwość posiada siła grawitacji i siła sprężystości. Dla tych sił możemy wprowadzić pojęcie energii potencjalnej.

Energia potencjalna ciała w polu grawitacyjnym Ziemi obliczona według wzoru:

Fizyczne znaczenie energii potencjalnej ciała: energia potencjalna jest równa pracy wykonanej przez grawitację, gdy ciało jest opuszczone do poziomu zerowego ( h to odległość od środka ciężkości ciała do poziomu zerowego). Jeśli ciało ma energię potencjalną, to jest zdolne do wykonywania pracy, gdy to ciało spada z wysokości h do zera. Praca grawitacji jest równa zmianie energii potencjalnej ciała, przyjmowanej z przeciwnym znakiem:

Często w zadaniach na energię trzeba znaleźć pracę, aby podnieść (przewrócić się, wyjść z dołu) ciało. We wszystkich tych przypadkach należy brać pod uwagę ruch nie samego ciała, ale tylko jego środka ciężkości.

Energia potencjalna Ep zależy od wyboru poziomu zerowego, czyli od wyboru początku osi OY. W każdym problemie ze względu na wygodę wybierany jest poziom zerowy. To nie sama energia potencjalna ma znaczenie fizyczne, ale jej zmiana, gdy ciało przechodzi z jednej pozycji do drugiej. Zmiana ta nie zależy od wyboru poziomu zerowego.

Energia potencjalna rozciągniętej sprężyny obliczona według wzoru:

gdzie: k- sztywność sprężyny. Rozciągnięta (lub ściśnięta) sprężyna jest w stanie wprawić w ruch przymocowane do niej ciało, czyli przekazać temu ciału energię kinetyczną. Dlatego taka sprężyna ma zapas energii. Rozciąganie lub kompresja x należy obliczyć na podstawie niezdeformowanego stanu ciała.

Energia potencjalna ciała odkształconego sprężyście jest równa pracy siły sprężystej podczas przejścia z danego stanu do stanu z zerowym odkształceniem. Jeżeli w stanie początkowym sprężyna była już zdeformowana, a jej wydłużenie było równe x 1 , następnie po przejściu do nowego stanu z wydłużeniem x 2, siła sprężystości zadziała równą zmianie energii potencjalnej, przyjmowanej z przeciwnym znakiem (ponieważ siła sprężystości jest zawsze skierowana przeciwko deformacji ciała):

Energia potencjalna podczas odkształcenia sprężystego to energia wzajemnego oddziaływania poszczególnych części ciała przez siły sprężyste.

Praca siły tarcia zależy od przebytej drogi (ten rodzaj siły, którego praca zależy od trajektorii i przebytej drogi nazywamy: siły rozpraszające). Nie można wprowadzić pojęcia energii potencjalnej dla siły tarcia.

Efektywność

Współczynnik efektywności (COP)- charakterystyka sprawności systemu (urządzenia, maszyny) w odniesieniu do przetwarzania lub przesyłania energii. Określa go stosunek zużytej energii użytecznej do całkowitej ilości energii otrzymanej przez system (wzór podano już powyżej).

Wydajność można obliczyć zarówno pod względem pracy, jak i mocy. Użyteczną i wydatkową pracę (moc) zawsze określa proste logiczne rozumowanie.

W silnikach elektrycznych sprawność to stosunek wykonanej (użytecznej) pracy mechanicznej do energii elektrycznej otrzymanej ze źródła. W silnikach cieplnych stosunek użytecznej pracy mechanicznej do ilości wydatkowanego ciepła. W transformatorach elektrycznych stosunek energii elektromagnetycznej odbieranej w uzwojeniu wtórnym do energii zużywanej przez uzwojenie pierwotne.

Pojęcie sprawności ze względu na swoją ogólność umożliwia porównanie i ocenę z jednolitego punktu widzenia tak różnych systemów, jak reaktory jądrowe, generatory i silniki elektryczne, elektrownie cieplne, urządzenia półprzewodnikowe, obiekty biologiczne itp.

Ze względu na nieuniknione straty energii spowodowane tarciem, nagrzewaniem otaczających ciał itp. Wydajność jest zawsze mniejsza niż jedność. W związku z tym sprawność wyrażona jest jako ułamek zużytej energii, to znaczy ułamek właściwy lub w procentach i jest wielkością bezwymiarową. Wydajność charakteryzuje wydajność pracy maszyny lub mechanizmu. Sprawność elektrociepłowni sięga 35-40%, silników spalinowych z doładowaniem i wstępnym chłodzeniem - 40-50%, prądnic i generatorów dużej mocy - 95%, transformatorów - 98%.

Zadanie, w którym trzeba znaleźć skuteczność lub wiadomo, trzeba zacząć od logicznego rozumowania - jaka praca jest przydatna, a co jest wydawane.

Prawo zachowania energii mechanicznej

pełna energia mechaniczna sumę energii kinetycznej (czyli energii ruchu) i potencjalnej (czyli energii oddziaływania ciał przez siły grawitacji i sprężystości) nazywamy:

Jeżeli energia mechaniczna nie przechodzi w inne formy, na przykład w energię wewnętrzną (cieplną), to suma energii kinetycznej i potencjalnej pozostaje niezmieniona. Jeżeli energię mechaniczną zamieniamy na energię cieplną, to zmiana energii mechanicznej jest równa pracy siły tarcia lub strat energii, lub ilości wydzielonego ciepła itd., innymi słowy, zmiana całkowitej energii mechanicznej jest równa równa pracy sił zewnętrznych:

Suma energii kinetycznej i potencjalnej ciał tworzących układ zamknięty (tj. taki, w którym nie działają żadne siły zewnętrzne, a ich praca jest równa zeru) i oddziałujących na siebie siłami grawitacyjnymi i siłami sprężystości, pozostaje bez zmian:

To oświadczenie wyraża prawo zachowania energii (LSE) w procesach mechanicznych. Jest to konsekwencja praw Newtona. Prawo zachowania energii mechanicznej jest spełnione tylko wtedy, gdy ciała w układzie zamkniętym oddziałują na siebie siłami sprężystości i grawitacji. We wszystkich problemach prawa zachowania energii zawsze będą występowały co najmniej dwa stany układu ciał. Prawo mówi, że całkowita energia pierwszego stanu będzie równa całkowitej energii drugiego stanu.

Algorytm rozwiązywania problemów z prawa zachowania energii:

1. Znajdź punkty początkowej i końcowej pozycji ciała.
2. Zapisz jakie lub jakie energie ma ciało w tych punktach.
3. Zrównaj początkową i końcową energię ciała.
4. Dodaj inne niezbędne równania z poprzednich tematów fizyki.
5. Rozwiąż powstałe równanie lub układ równań za pomocą metod matematycznych.

Należy zauważyć, że prawo zachowania energii mechanicznej umożliwiło uzyskanie połączenia między współrzędnymi i prędkościami ciała w dwóch różnych punktach trajektorii bez analizowania prawa ruchu ciała we wszystkich punktach pośrednich. Zastosowanie prawa zachowania energii mechanicznej może znacznie uprościć rozwiązywanie wielu problemów.

W rzeczywistych warunkach prawie zawsze poruszające się ciała, wraz z siłami grawitacji, sił sprężystości i innymi siłami, podlegają oddziaływaniu sił tarcia lub sił oporu ośrodka. Praca siły tarcia zależy od długości drogi.

Jeśli między ciałami tworzącymi układ zamknięty działają siły tarcia, energia mechaniczna nie jest zachowana. Część energii mechanicznej zamieniana jest na energię wewnętrzną ciał (ogrzewanie). W ten sposób energia jako całość (tj. nie tylko energia mechaniczna) jest zachowana w każdym przypadku.

W żadnych fizycznych interakcjach energia nie powstaje i nie znika. Zmienia się tylko z jednej formy w drugą. Ten eksperymentalnie ustalony fakt wyraża podstawowe prawo natury - prawo zachowania i przemiany energii.

Jedną z konsekwencji prawa zachowania i transformacji energii jest twierdzenie, że nie da się stworzyć „maszyny perpetuum mobile” (perpetuum mobile) – maszyny, która mogłaby pracować w nieskończoność bez zużywania energii.

Różne zadania w pracy

Jeśli potrzebujesz znaleźć pracę mechaniczną w problemie, najpierw wybierz metodę jej znalezienia:

1. Oferty pracy można znaleźć za pomocą formuły: A = FS sałata α . Znajdź siłę, która wykonuje pracę i wielkość przemieszczenia ciała pod działaniem tej siły w wybranym układzie odniesienia. Zauważ, że kąt musi być wybrany pomiędzy wektorami siły i przemieszczenia.
2. Działanie siły zewnętrznej można znaleźć jako różnicę między energią mechaniczną w sytuacji końcowej i początkowej. Energia mechaniczna jest równa sumie energii kinetycznej i potencjalnej ciała.
3. Pracę wykonaną w celu podniesienia ciała ze stałą prędkością można znaleźć za pomocą wzoru: A = mgh, gdzie h- wysokość na jaką się wznosi środek ciężkości ciała.
4. Pracę można znaleźć jako iloczyn siły i czasu, tj. według wzoru: A = Pt.
5. Pracę można znaleźć jako obszar figury pod wykresem siły w funkcji przemieszczenia lub mocy w funkcji czasu.

Prawo zachowania energii i dynamika ruchu obrotowego

Zadania z tego tematu są dość skomplikowane matematycznie, ale przy znajomości podejścia są rozwiązywane według całkowicie standardowego algorytmu. We wszystkich problemach będziesz musiał brać pod uwagę obrót ciała w płaszczyźnie pionowej. Rozwiązanie zostanie zredukowane do następującej sekwencji działań:

1. Konieczne jest określenie interesującego Cię punktu (punktu, w którym należy określić prędkość ciała, siłę naciągu nici, wagę itd.).
2. Zapisz w tym momencie drugie prawo Newtona, biorąc pod uwagę, że ciało się obraca, czyli ma przyspieszenie dośrodkowe.
3. Zapisz prawo zachowania energii mechanicznej, aby zawierało prędkość ciała w tym bardzo interesującym punkcie, a także charakterystykę stanu ciała w jakimś stanie, o którym coś wiadomo.
4. W zależności od warunku wyraż prędkość do kwadratu z jednego równania i zastąp je innym.
5. Wykonaj resztę niezbędnych operacji matematycznych, aby uzyskać ostateczny wynik.

Rozwiązując problemy pamiętaj, że:

• Warunkiem przejścia górnego punktu podczas obrotu na gwintach z minimalną prędkością jest siła reakcji podpory n w górnym punkcie wynosi 0. Ten sam warunek jest spełniony podczas przechodzenia przez górny punkt martwej pętli.
• Podczas obracania się na pręcie warunkiem przejścia całego koła jest: minimalna prędkość w górnym punkcie wynosi 0.
• Warunkiem oddzielenia korpusu od powierzchni kuli jest to, aby siła reakcji podpory w miejscu oddzielenia wynosiła zero.

Zderzenia nieelastyczne

Prawo zachowania energii mechanicznej i prawo zachowania pędu pozwalają znaleźć rozwiązania problemów mechanicznych w przypadkach, gdy działające siły są nieznane. Przykładem takich problemów jest interakcja uderzeniowa ciał.

Uderzenie (lub kolizja) Zwyczajowo nazywa się krótkotrwałą interakcję ciał, w wyniku której ich prędkości ulegają znaczącym zmianom. Podczas zderzenia ciał działają między nimi krótkotrwałe siły uderzenia, których wielkość z reguły jest nieznana. Dlatego nie jest możliwe bezpośrednie rozważenie oddziaływania uderzeniowego za pomocą praw Newtona. Zastosowanie zasad zachowania energii i pędu w wielu przypadkach umożliwia wykluczenie procesu zderzenia z rozważań i uzyskanie zależności między prędkościami ciał przed i po zderzeniu, z pominięciem wszystkich wartości pośrednich tych wielkości.

Często mamy do czynienia z oddziaływaniem oddziaływań ciał w życiu codziennym, w technice i fizyce (zwłaszcza w fizyce atomu i cząstek elementarnych). W mechanice często stosuje się dwa modele interakcji uderzeniowych - absolutnie elastyczne i absolutnie nieelastyczne uderzenia.

Całkowicie nieelastyczny wpływ Taką interakcję szokową nazywa się, w której ciała są połączone (sklejają się) ze sobą i poruszają się jako jedno ciało.

W idealnie nieelastycznym uderzeniu energia mechaniczna nie jest zachowywana. Przechodzi częściowo lub całkowicie w energię wewnętrzną ciał (ogrzewanie). Aby opisać jakiekolwiek uderzenia, należy spisać zarówno prawo zachowania pędu, jak i prawo zachowania energii mechanicznej z uwzględnieniem wydzielanego ciepła (wysoce pożądane jest wcześniejsze narysowanie rysunku).

Całkowicie elastyczny wpływ

Całkowicie elastyczny wpływ nazywa się zderzeniem, w którym zachowana jest energia mechaniczna układu ciał. W wielu przypadkach zderzenia atomów, cząsteczek i cząstek elementarnych podlegają prawom absolutnie elastycznego uderzenia. Przy oddziaływaniu absolutnie sprężystym, wraz z prawem zachowania pędu, spełnione jest prawo zachowania energii mechanicznej. Prostym przykładem zderzenia doskonale sprężystego jest centralne uderzenie dwóch kul bilardowych, z których jedna przed zderzeniem była w spoczynku.

punktak kulki nazywamy zderzeniem, w którym prędkości kulek przed i po uderzeniu są skierowane wzdłuż linii środków. Wykorzystując zatem prawa zachowania energii mechanicznej i pędu, można wyznaczyć prędkości kulek po zderzeniu, jeśli znane są ich prędkości przed zderzeniem. Centralne oddziaływanie jest bardzo rzadko realizowane w praktyce, zwłaszcza jeśli chodzi o zderzenia atomów lub cząsteczek. W niecentralnym zderzeniu sprężystym prędkości cząstek (kul) przed i po zderzeniu nie są skierowane wzdłuż tej samej linii prostej.

Szczególnym przypadkiem niecentralnego uderzenia sprężystego jest zderzenie dwóch kul bilardowych o tej samej masie, z których jedna była nieruchoma przed zderzeniem, a prędkość drugiej nie była skierowana wzdłuż linii środków kul. W tym przypadku wektory prędkości kulek po zderzeniu sprężystym są zawsze skierowane do siebie prostopadle.

Prawa ochronne. Trudne zadania

Wiele ciał

W niektórych zadaniach z prawa zachowania energii kable, za pomocą których poruszają się określone obiekty, mogą mieć masę (to znaczy nie być nieważkie, jak być może już do tego przywykłeś). W tym przypadku należy również wziąć pod uwagę pracę związaną z przesuwaniem takich kabli (a mianowicie ich środki ciężkości).

Jeśli dwa ciała połączone nieważkim prętem obracają się w płaszczyźnie pionowej, to:

1. wybierz poziom zerowy do obliczenia energii potencjalnej, na przykład na poziomie osi obrotu lub na poziomie najniższego punktu, w którym znajduje się jedno z obciążeń i wykonaj rysunek;
2. zapisane jest prawo zachowania energii mechanicznej, w którym po lewej stronie zapisana jest suma energii kinetycznej i potencjalnej obu ciał w sytuacji wyjściowej, a suma energii kinetycznej i potencjalnej obu ciał w sytuacji końcowej jest napisane po prawej stronie;
3. weź pod uwagę, że prędkości kątowe ciał są takie same, to prędkości liniowe ciał są proporcjonalne do promieni obrotu;
4. jeśli to konieczne, zapisz drugie prawo Newtona dla każdego z ciał oddzielnie.

Wybuch pocisku

W przypadku wybuchu pocisku uwalniana jest energia wybuchu. Aby znaleźć tę energię, konieczne jest odjęcie energii mechanicznej pocisku przed wybuchem od sumy energii mechanicznych fragmentów po wybuchu. Wykorzystamy również prawo zachowania pędu zapisane w postaci twierdzenia cosinusów (metoda wektorowa) lub w postaci rzutów na wybrane osie.

Zderzenia z ciężką płytą

Wpuść w kierunku ciężkiej płyty, która porusza się z dużą prędkością v, lekka kula masy porusza się m z prędkością ty n. Ponieważ pęd kuli jest znacznie mniejszy niż pęd płyty, prędkość płyty nie zmieni się po uderzeniu i będzie nadal poruszać się z tą samą prędkością iw tym samym kierunku. W wyniku sprężystego uderzenia kulka odleci z płyty. Tutaj ważne jest, aby to zrozumieć prędkość kuli względem płyty nie zmieni się. W tym przypadku dla końcowej prędkości piłki otrzymujemy:

W ten sposób prędkość piłki po uderzeniu jest dwukrotnie większa niż prędkość ściany. Podobny argument w przypadku, gdy kula i płyta poruszały się w tym samym kierunku przed uderzeniem, prowadzi do tego, że prędkość kuli jest zmniejszona o dwukrotność prędkości ściany:

W fizyce i matematyce między innymi muszą być spełnione trzy podstawowe warunki:

1. Przestudiuj wszystkie tematy i wykonaj wszystkie testy i zadania podane w materiałach do nauki na tej stronie. Aby to zrobić, nie potrzebujesz w ogóle niczego, a mianowicie: codziennie od trzech do czterech godzin na przygotowanie się do CT z fizyki i matematyki, studiowanie teorii i rozwiązywanie problemów. Faktem jest, że CT to egzamin, na którym nie wystarczy tylko znać fizykę czy matematykę, trzeba też umieć szybko i bezbłędnie rozwiązać dużą liczbę problemów o różnej tematyce io różnym stopniu złożoności. Tej ostatniej można się nauczyć jedynie rozwiązując tysiące problemów.
2. Naucz się wszystkich wzorów i praw w fizyce oraz wzorów i metod w matematyce. W rzeczywistości jest to również bardzo proste, w fizyce jest tylko około 200 niezbędnych wzorów, a w matematyce nawet trochę mniej. W każdym z tych przedmiotów istnieje kilkanaście standardowych metod rozwiązywania problemów o podstawowym poziomie złożoności, których również można się nauczyć, a tym samym całkowicie automatycznie i bez trudności rozwiązać większość cyfrowej transformacji we właściwym czasie. Potem będziesz musiał myśleć tylko o najtrudniejszych zadaniach.
3. Weź udział we wszystkich trzech etapach egzaminów próbnych z fizyki i matematyki. Każdy RT można odwiedzić dwukrotnie, aby rozwiązać obie opcje. Ponownie, na DT, oprócz umiejętności szybkiego i sprawnego rozwiązywania problemów oraz znajomości formuł i metod, niezbędna jest również umiejętność właściwego planowania czasu, rozłożenia sił, a co najważniejsze prawidłowego wypełnienia formularza odpowiedzi , nie myląc ani liczby odpowiedzi i zadań, ani własnego nazwiska. Również podczas RT ważne jest, aby przyzwyczaić się do stylu zadawania pytań w zadaniach, co nieprzygotowanej osobie może wydawać się bardzo nietypowe.

Udane, rzetelne i odpowiedzialne wdrożenie tych trzech punktów pozwoli Ci wykazać się doskonałym wynikiem na CT, maksymalnym, do czego jesteś zdolny.

Znalazłeś błąd?

Jeśli, jak Ci się wydaje, znalazłeś błąd w materiałach szkoleniowych, napisz o tym mailowo. Możesz również napisać o błędzie w sieci społecznościowej (). W liście wskaż przedmiot (fizyka lub matematyka), nazwę lub numer tematu lub testu, numer zadania lub miejsce w tekście (stronie), gdzie Twoim zdaniem wystąpił błąd. Opisz również, na czym polega rzekomy błąd. Twój list nie pozostanie niezauważony, błąd zostanie albo poprawiony, albo zostaniesz wyjaśniony, dlaczego to nie pomyłka.

Świat wokół jest w ciągłym ruchu. Każde ciało (obiekt) jest w stanie wykonać jakąś pracę, nawet jeśli jest w spoczynku. Ale aby jakikolwiek proces miał miejsce, włożyć trochę wysiłku, czasem znaczne.

W tłumaczeniu z greckiego termin ten oznacza „aktywność”, „siłę”, „moc”. Wszystkie procesy na Ziemi i poza naszą planetą zachodzą dzięki tej sile, którą posiadają otaczające przedmioty, ciała, przedmioty.

W kontakcie z

Wśród szerokiej gamy jest kilka głównych rodzajów tej siły, które różnią się przede wszystkim źródłem:

• mechaniczne - ten typ jest typowy dla ciał poruszających się w płaszczyźnie pionowej, poziomej lub innej;
• termiczny - uwolniony w wyniku nieuporządkowane cząsteczki w substancjach;
• – źródłem tego typu jest ruch naładowanych cząstek w przewodnikach i półprzewodnikach;
• światło - jego nośnikiem są cząsteczki światła - fotony;
• jądrowy - powstaje w wyniku spontanicznego rozszczepienia łańcucha jąder atomów pierwiastków ciężkich.

W tym artykule omówimy, czym jest siła mechaniczna obiektów, z czego się składa, od czego zależy i jak jest przekształcana podczas różnych procesów.

Dzięki temu typowi przedmioty, ciała mogą być w ruchu lub w spoczynku. Możliwość takich działań wyjaśnione obecnością dwa główne elementy:

• kinetyczny (Ek);
• potencjał (En).

To suma energii kinetycznej i potencjalnej określa całkowity indeks liczbowy całego układu. Teraz o tym, jakie formuły są używane do obliczania każdego z nich i jak mierzona jest energia.

Jak obliczyć energię

Energia kinetyczna jest cechą każdego systemu, który: jest w ruchu. Ale jak znaleźć energię kinetyczną?

Nie jest to trudne, ponieważ wzór na energię kinetyczną jest bardzo prosty:

Konkretną wartość określają dwa główne parametry: prędkość ciała (V) i jego masa (m). Im większe są te cechy, tym większa wartość opisywanego zjawiska ma system.

Ale jeśli obiekt się nie porusza (tj. v = 0), to energia kinetyczna wynosi zero.

Energia potencjalna – to funkcja, która zależy od pozycje i współrzędne organów.

Każde ciało podlega grawitacji i wpływowi sił sprężystych. Takie wzajemne oddziaływanie obiektów obserwuje się wszędzie, więc ciała są w ciągłym ruchu, zmieniając swoje współrzędne.

Ustalono, że im wyżej obiekt znajduje się od powierzchni ziemi, im większa jest jego masa, tym większy wskaźnik tego ma rozmiar.

Zatem energia potencjalna zależy od masy (m), wysokości (h). Wartość g to przyspieszenie swobodnego spadania równe 9,81 m/s2. Funkcja obliczania jego wartości ilościowej wygląda tak:

Jednostką miary tej wielkości fizycznej w układzie SI jest dżul (1 J). Tyle siły potrzeba do przemieszczenia ciała o 1 metr, przy zastosowaniu siły 1 niutona.

Ważny! Dżul jako jednostka miary została zatwierdzona na Międzynarodowym Kongresie Elektryków, który odbył się w 1889 roku. Do tego czasu standardem pomiarowym była brytyjska jednostka cieplna BTU, obecnie stosowana do wyznaczania mocy instalacji cieplnych.

Podstawy konserwacji i transformacji

Z podstaw fizyki wiadomo, że całkowita siła dowolnego obiektu, niezależnie od czasu i miejsca jego przebywania, zawsze pozostaje wartością stałą, tylko jego stałe składowe (Ep) i (Ek) ulegają przekształceniu.

Przejście energii potencjalnej na kinetyczną i odwrotnie występuje w określonych warunkach.

Na przykład, jeśli obiekt się nie porusza, to jego energia kinetyczna wynosi zero, tylko potencjalny składnik będzie obecny w jego stanie.

I odwrotnie, jaka jest energia potencjalna obiektu, na przykład, gdy znajduje się na powierzchni (h=0)? Oczywiście jest to zero, a E ciała będzie składać się tylko ze składowej Ek.

Ale energia potencjalna to siła napędowa. Wystarczy, że system wzniesie się na pewną wysokość po Co jego Ep natychmiast zacznie rosnąć, a Ek odpowiednio o taką wartość zmniejszy się. Ten wzór jest widoczny w powyższych wzorach (1) i (2).

Dla jasności podamy przykład z kamieniem lub piłką, która jest rzucana do góry. Podczas lotu każdy z nich posiada zarówno składnik potencjałowy, jak i kinetyczny. Jeśli jeden wzrasta, drugi maleje o tę samą kwotę.

Lot obiektów w górę trwa tylko tak długo, jak długo jest wystarczająca rezerwa i siła dla składowej ruchu Ek. Gdy tylko wyschnie, zaczyna się jesień.

Ale jaka jest energia potencjalna obiektów w najwyższym punkcie, łatwo się domyślić, to jest maksimum.

Kiedy upadną, dzieje się odwrotnie. Podczas dotykania ziemi poziom energii kinetycznej jest równy maksimum.

Działanie tego prawa obserwuje się nie tylko w życiu codziennym, ale także w teoriach naukowych. Krótko o jednym z nich.

Ponieważ nie ma interakcji między licznymi cząsteczkami gazu doskonałego, potencjalny składnik opisywanego zjawiska molekuł stale zero. Oznacza to, że całą wewnętrzną siłę cząstek gazu doskonałego definiuje się jako średnią siłę kinetyczną i oblicza się z powyższego wzoru (1).

Uwaga! Obecnie na biurkach można zobaczyć pamiątkę zwaną „wahadłem”. To urządzenie doskonale demonstruje proces konwersji. Jeśli skrajna kula zostanie odsunięta na bok, a następnie wypuszczona, po zderzeniu przenosi swój ładunek energetyczny na następną kulę, a tę na sąsiada.

Rodzaje energii w fizyce

Energie kinetyczne i potencjalne, wzory

Wyjście

Na pytanie, na przykład, jak znaleźć energię kinetyczną, naukowcy od dawna odpowiadają. Już w połowie XIX wieku. Angielski mechanik William Thomson używał w swoich eksperymentach definicji „kinetyki”. Ale współczesne życie zmusiło do prowadzenia głębokich badań nad przemianą jednego gatunku w inny.