Πώς υπολογίζετε την κινητική ενέργεια του εκκρεμούς όταν κάνει γωνία 0 και 30 μοιρών με κατακόρυφη που είχε προηγουμένως κρατηθεί οριζόντια του οποίου το μήκος μάζας είναι 100 g 1 m;
Κατανόηση των εννοιών
* Πιθανή ενέργεια: Όταν το εκκρεμές κρατιέται οριζόντια, όλη η ενέργεια του έχει τη μορφή δυνητικής ενέργειας (λόγω του ύψους του).
* Διατήρηση ενέργειας: Καθώς το εκκρεμές μετατρέπει, η πιθανή ενέργεια μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια (ενέργεια κίνησης). Η συνολική μηχανική ενέργεια (δυναμικό + κινητικό) παραμένει σταθερή.
* γωνία και δυνητική ενέργεια: Η πιθανή ενέργεια του εκκρεμούς εξαρτάται από το ύψος του πάνω από το χαμηλότερο σημείο του. Αυτό το ύψος αλλάζει ως γωνία με τις κατακόρυφες αλλαγές.
Υπολογισμοί
1. Αρχική δυναμική ενέργεια (οριζόντια θέση):
* Ύψος (h) =Μήκος εκκρεμούς (l) =1 m
* Πιθανή ενέργεια (PE) =MGH =(0,1 kg) * (9,8 m/s2) * (1 m) =0,98 joules
2. Πιθανή ενέργεια σε 0 °:
* Ύψος (h) =0 (εκκρεμές στο χαμηλότερο σημείο του)
* Πιθανή ενέργεια (PE) =0
3. Πιθανή ενέργεια στους 30 °:
* Ύψος (h) =l - l * cos (30 °) =1 m - 1 m * cos (30 °) ≈ 0,134 m
* Πιθανή ενέργεια (PE) =MGH =(0,1 kg) * (9,8 m/s2) * (0,134 m) ≈ 0,131 joules
4. Κινητική ενέργεια σε 0 °:
* Δεδομένου ότι όλες οι πιθανές ενέργειας μετατρέπονται σε κινητική ενέργεια στο χαμηλότερο σημείο, κινητική ενέργεια (KE) =0,98 joules
5. Κινητική ενέργεια στους 30 °:
* Χρήση διατήρησης ενέργειας:
* Ke στους 30 ° =αρχικό PE - PE στους 30 °
* Ke στους 30 ° ≈ 0.98 joules - 0.131 joules ≈ 0.849 joules
Περίληψη
* Κινητική ενέργεια σε 0 °: 0,98 Joules
* Κινητική ενέργεια στους 30 °: ≈ 0.849 joules
Σημαντικές σημειώσεις:
* Υποθέτουμε ότι δεν υπάρχει απώλεια ενέργειας λόγω τριβής ή αντίστασης στον αέρα.
* Η γωνία μετράται από την κάθετη.
* Αυτός ο υπολογισμός χρησιμοποιεί τις βασικές αρχές της διατήρησης της ενέργειας και των δυναμικών/κινητικών ενεργειακών σχέσεων.
