Πώς θα υπολογίσετε μια μηχανική ενέργεια αντικειμένων;
1. Πιθανή ενέργεια (PE):
* βαρυτική δυναμική ενέργεια: Αυτή είναι η ενέργεια που αποθηκεύεται λόγω της θέσης ενός αντικειμένου σε ένα βαρυτικό πεδίο.
* Φόρμουλα:PE =MGH
* m =μάζα του αντικειμένου (kg)
* G =επιτάχυνση λόγω βαρύτητας (περίπου 9,8 m/s²)
* H =ύψος του αντικειμένου πάνω από ένα σημείο αναφοράς (m)
* Elastic Pownal Energy: Αυτή είναι η ενέργεια που αποθηκεύεται σε ένα παραμορφωμένο ελαστικό αντικείμενο, όπως ένα τεντωμένο ελατήριο ή μια συμπιεσμένη λαστιχένια ζώνη.
* Formula:PE =(1/2) KX2
* k =σταθερά ελατηρίου (n/m)
* x =μετατόπιση από τη θέση ισορροπίας (m)
2. Κινητική ενέργεια (KE):
* Μεταφραστική κινητική ενέργεια: Αυτή είναι η ενέργεια που σχετίζεται με την κίνηση ενός αντικειμένου σε ευθεία γραμμή.
* Formula:KE =(1/2) MV2
* m =μάζα του αντικειμένου (kg)
* V =ταχύτητα του αντικειμένου (m/s)
* περιστροφική κινητική ενέργεια: Αυτή είναι η ενέργεια που σχετίζεται με την περιστροφή ενός αντικειμένου.
* Φόρμουλα:ke =(1/2) iω²
* I =Στιγμή αδράνειας (kg m²)
* ω =γωνιακή ταχύτητα (rad/s)
3. Συνολική μηχανική ενέργεια (ME):
* Φόρμουλα:ME =PE + KE
Παράδειγμα:
Ας πούμε ότι έχουμε μια μπάλα με μάζα 2 κιλών που ρίχνεται προς τα πάνω με μια αρχική ταχύτητα 10 m/s. Στο υψηλότερο σημείο, η μπάλα φτάνει σε ύψος 5 μέτρων. Μπορούμε να υπολογίσουμε τη μηχανική της ενέργεια σε αυτό το σημείο:
* Πιθανή ενέργεια: PE =MGH =(2 kg) (9,8 m/s2) (5 m) =98 J
* Κινητική ενέργεια: Ke =(1/2) mv² =(1/2) (2 kg) (0 m/s) ² =0 j (αφού η μπάλα σταματά στιγμιαία στο υψηλότερο σημείο)
* Μηχανική ενέργεια: Me =pe + ke =98 j + 0 j =98 j
Σημαντικές σημειώσεις:
* Η μηχανική ενέργεια διατηρείται ελλείψει μη συντηρητικών δυνάμεων όπως η τριβή ή η αντίσταση στον αέρα. Αυτό σημαίνει ότι η συνολική μηχανική ενέργεια ενός συστήματος παραμένει σταθερή.
* Το σημείο αναφοράς για τη βαρυτική δυναμική ενέργεια είναι αυθαίρετο. Μπορείτε να επιλέξετε οποιοδήποτε σημείο να είναι μηδενική δυναμική ενέργεια.
* Οι μονάδες της μηχανικής ενέργειας είναι joules (j).
