Πώς θα υπολογίσετε μια μηχανική ενέργεια αντικειμένων;

Η μηχανική ενέργεια είναι το άθροισμα της πιθανής ενέργειας και της κινητικής ενέργειας ενός αντικειμένου. Δείτε πώς να το υπολογίσετε:

1. Πιθανή ενέργεια (PE)

* βαρυτική δυναμική ενέργεια: Αυτή είναι η ενέργεια που έχει ένα αντικείμενο λόγω της θέσης του σε σχέση με ένα σημείο αναφοράς (συνήθως το έδαφος).

* Φόρμουλα:PE =MGH

* m =μάζα του αντικειμένου (kg)

* G =επιτάχυνση λόγω βαρύτητας (9,8 m/s²)

* H =ύψος πάνω από το σημείο αναφοράς (m)

* Elastic Pownal Energy: Αυτή είναι η ενέργεια που αποθηκεύεται σε ένα παραμορφωμένο ελαστικό αντικείμενο, όπως ένα τεντωμένο ελατήριο.

* Formula:PE =(1/2) KX2

* k =σταθερά ελατηρίου (n/m)

* x =παραμόρφωση από τη θέση ισορροπίας (m)

2. Κινητική ενέργεια (KE)

* Αυτή είναι η ενέργεια που έχει ένα αντικείμενο λόγω της κίνησης του.

* Formula:KE =(1/2) MV2

* m =μάζα του αντικειμένου (kg)

* V =ταχύτητα του αντικειμένου (m/s)

3. Συνολική μηχανική ενέργεια (ME)

* Για να υπολογίσετε τη συνολική μηχανική ενέργεια ενός αντικειμένου, απλώς προσθέστε την πιθανή ενέργεια και κινητική ενέργεια:

* me =pe + ke

Παράδειγμα:

Φανταστείτε μια σφαίρα μάζας 2 kg ρίχνεται κατακόρυφα προς τα πάνω με μια αρχική ταχύτητα 10 m/s. Ας υπολογίσουμε τη μηχανική της ενέργεια στο υψηλότερο σημείο της τροχιάς της.

* Στο υψηλότερο σημείο:

* Η ταχύτητα της μπάλας είναι μηδενική (v =0 m/s), έτσι ke =0.

* Το ύψος της μπάλας είναι μέγιστο (h =μέγιστο), οπότε πρέπει να βρούμε αυτό το ύψος.

* Χρησιμοποιώντας την κινηματική εξίσωση:V² =U² + 2AS, όπου U =αρχική ταχύτητα, A =επιτάχυνση λόγω βαρύτητας (αρνητική από τη στιγμή που ενεργεί προς τα κάτω) και S =ύψος.

* Παίρνουμε:0² =10² + 2 (-9.8) h

* Επίλυση για Η, βρίσκουμε Η ≈ 5,1 m.

* PE =mgh =2 kg * 9.8 m/s² * 5.1 m ≈ 100 j (joules)

* Επομένως, η συνολική μηχανική ενέργεια στο υψηλότερο σημείο είναι ME =PE + KE =100 J + 0 J =100 J.

Σημαντική σημείωση:

* Η μηχανική ενέργεια διατηρείται σε ένα κλειστό σύστημα (χωρίς εξωτερικές δυνάμεις που ενεργούν σε αυτήν), εφόσον δεν υπάρχουν μη συντηρητικές δυνάμεις όπως η τριβή ή η αντίσταση στον αέρα.

* Σε σενάρια πραγματικού κόσμου, η μηχανική ενέργεια συχνά δεν διατηρείται λόγω αυτών των δυνάμεων, οδηγώντας σε κατανάλωση ενέργειας ως θερμότητα ή ήχο.