Πώς σχετίζεται η αύξηση της θερμικής ενέργειας του κυλίνδρου με το αντικείμενο της μάζας;

Η αύξηση της θερμικής ενέργειας ενός κυλίνδρου λόγω ενός αντικειμένου πτώσης σχετίζεται άμεσα με τη δυνητική ενέργεια που χάθηκε από το αντικείμενο. Εδώ είναι μια κατανομή:

1. Πιθανή ενέργεια:

* Όταν ένα αντικείμενο ανυψώνεται σε ένα συγκεκριμένο ύψος, κερδίζει πιθανή ενέργεια (PE) λόγω της θέσης του στο βαρυτικό πεδίο της Γης. Αυτή η πιθανή ενέργεια αποθηκεύεται και μπορεί να εκφραστεί ως: PE =MGH , πού:

* m Είναι η μάζα του αντικειμένου

* g είναι η επιτάχυνση λόγω βαρύτητας

* h είναι το ύψος πάνω από το σημείο αναφοράς (συνήθως επίπεδο εδάφους)

2. Μετατροπή δυνητικής ενέργειας:

* Καθώς το αντικείμενο πέφτει, η πιθανή ενέργεια του μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια (KE) λόγω της κίνησής του. ke =1/2 mv² , όπου v είναι η ταχύτητα του αντικειμένου.

3. Μεταφορά ενέργειας:

* Όταν το αντικείμενο πτώσης επηρεάζει τον κύλινδρο, η κινητική ενέργεια μεταφέρεται στον κύλινδρο. Ωστόσο, αυτή η μεταφορά ενέργειας δεν είναι απόλυτα αποτελεσματική. Μερικές από τις ενέργειας χάνουν λόγω:

* Παραμόρφωση του κυλίνδρου: Ο κύλινδρος μπορεί να παραμορφωθεί στην κρούση, απορροφώντας κάποια ενέργεια καθώς αλλάζει το σχήμα.

* Ήχος: Ο αντίκτυπος μπορεί να δημιουργήσει ήχο, ο οποίος μεταφέρει κάποια ενέργεια.

* Θερμότητα: Ο αντίκτυπος θα προκαλέσει αύξηση της εσωτερικής θερμοκρασίας του κυλίνδρου λόγω τριβής μεταξύ των μορίων του.

4. Θερμική ενέργεια:

* Η θερμότητα που παράγεται κατά τη διάρκεια της κρούσης αυξάνει τη θερμική ενέργεια του κυλίνδρου. Αυτό είναι ένα άμεσο αποτέλεσμα της πιθανής ενέργειας που χάθηκε από το αντικείμενο πτώσης.

Περίληψη σχέσεων:

Η αύξηση της θερμικής ενέργειας του κυλίνδρου είναι άμεσα ανάλογη με την πιθανή ενέργεια που χάθηκε από το αντικείμενο που πέφτει, μείον την ενέργεια που χάθηκε σε άλλες μορφές όπως η παραμόρφωση, ο ήχος κλπ. Σε ένα ιδανικό σενάριο χωρίς απώλεια ενέργειας, η αλλαγή στη θερμική ενέργεια του κυλίνδρου θα είναι ίση με την πιθανή ενέργεια που χάθηκε από το αντικείμενο πτώσης.

Παράδειγμα:

Φανταστείτε ότι μια μάζα 1 kg έπεσε από ύψος 10 μέτρων σε έναν κύλινδρο. Η αρχική δυναμική ενέργεια της μάζας είναι:

* PE =(1 kg) * (9,8 m/s²) * (10 m) =98 joules

Εάν όλη η ενέργεια μετατραπεί σε θερμική ενέργεια στον κύλινδρο, η θερμική ενέργεια του κυλίνδρου θα αυξηθεί κατά 98 joules. Ωστόσο, στην πραγματικότητα, κάποια ενέργεια θα χαθεί σε άλλες μορφές, με αποτέλεσμα ελαφρώς χαμηλότερη αύξηση της θερμικής ενέργειας.