Kinetic enerhiya: ang pormula kahulugan. Pangitaa ang kinetic kusog sa mga molekula, paghubad motion, sa tingpamulak, sa lawas, molekula sa gas?

Adlaw-adlaw nga kasinatian nagpakita nga ang mga kabtangan sa lawas matarug, ug mibalhin sa paghunong. Kita ang kanunay usa ka butang nga sa pagbuhat sa tibuok kalibutan mao ang masako, ang adlaw mosidlak ... Apan diin sa tawo, mananap, ug diha sa kinaiyahan sa kinatibuk-ang gikan sa kalig-on sa pagbuhat sa niini nga buhat? Bisan disappears mekanikal nga kalihukan nga walay usa ka pagsubay? Kini magsugod sa paglihok kon ang lawas usa sa walay pag-usab sa uban nga mga trapiko? Ang tanan nga kini nga gihisgotan sa atong artikulo.

Ang konsepto sa enerhiya

Kay engine operasyon, nga mohatag sakyanan kalihukan, traktor, tren, mga eroplano kinahanglan sa usa ka sugnod nga mao ang usa ka tinubdan sa enerhiya. Electric nga mga makina mohatag kalihukan pinaagi sa elektrisidad. Tungod sa kusog sa tubig nga mahulog gikan sa usa ka gitas-on, hydroturbine mobalik konektado sa electrical mga makina, sa pagmugna sa usa ka electric kasamtangan. Sa tawo ngadto sa anaa ug buhat, kinahanglan usab nga enerhiya. Sila nag-ingon nga aron, aron sa pagbuhat sa pipila ka mga matang sa trabaho, kinahanglan imong enerhiya. Unsa ang enerhiya?

• Observation 1. Ipataas ang bola sa ibabaw sa yuta. Samtang siya anaa sa usa ka kahimtang sa kalinaw, ang mga mekanikal nga buhat dili gipahigayon. Himoa nga siya moadto. Ubos sa impluwensya sa grabidad sa bola mahulog sa yuta gikan sa usa ka pipila ka mga gitas-on. Atol sa pagkapukan sa mga bola gipahigayon mekanikal nga trabaho.
• Observation 2. somknite tingpamulak, ayuhon nato kini ug gibutang sa hilo sa tingpamulak slug. Ibutang sa kalayo sa hilo, sa tuburan bakak patag ug pagpataas sa puthaw gibug-aton sa usa ka gitas-on. Spring mekanikal nga buhat nga gihimo.
• 3. Observation trolley nga ayuhon ang sungkod sa block sa katapusan. Human sa block perekinem hilo, usa ka tumoy sa nga samad sa trolley axis ug sa uban nga mga nagbitay bob. Himoa nga moadto sa sinker. Ubos sa impluwensya sa grabidad , siya malunod ug sa paghatag sa mga trolley. Bob gihimo mekanikal nga trabaho.

Human sa pag-analisar sa tanan nga mga obserbasyon sa ibabaw, mahimo kita nga kon ang lawas o mga lawas sa pipila ka mga interaction sa panahon sa mekanikal nga trabaho ang gihimo, kini miingon nga sila adunay usa ka mekanikal nga gahum o enerhiya.

Ang konsepto sa enerhiya

Energy (gikan sa Griyego nga pulong nga enerhiya -. Kalihokan) - usa ka pisikal nga gidaghanon nga komon sa mga lawas 'abilidad sa pagpahigayon sa buhat. Ang yunit sa enerhiya, ug nagabuhat usab diha sa sistema SI mao ang usa ka Joule (J 1). Ang sulat sa enerhiya gipaila sa sulat E. Gikan sa mga eksperimento sa ibabaw, kini mao ang tin-aw nga ang lawas naghimo sa buhat sa diha nga ang agi gikan sa usa ka estado ngadto sa lain. diin ang lawas enerhiya magkalahi (pagminus, mga pagmobu), ug ang mekanikal nga buhat mao nga sama sa sa resulta sa usa ka pagbag-o sa iyang mekanikal nga gahum nga gihimo sa sa lawas.

Matang sa mekanikal nga enerhiya. Ang konsepto sa mga potensyal nga enerhiya

Ila 2 matang sa mekanikal nga enerhiya: potensyal ug kinetic. Karon sa usa ka mas pagtan-aw sa mga potensyal nga enerhiya.

Ang potensyal nga enerhiya (PE) - mao ang enerhiya determinado sa paryente nga posisyon sa mga lawas nga makig o mga bahin sa lawas sa iyang kaugalingon. Tungod kay ang matag lawas ug ang yuta pagdani sa usag usa, ie, makig sila, PE lawas gibanhaw sa ibabaw sa yuta, magdepende sa gitas-on sa Tumindog h. Ang mas taas nga ang lawas pagabanhawon, ang labaw nga iyang PE. Kini natukod experimentally nga PE agad dili lang sa gitas-on sa nga kini pagabanhawon, apan usab sa lawas gibug-aton. Kon ang lawas gibanhaw sa sa mao gihapon nga gitas-on, ang lawas nga may usa ka mas dako nga masa makabaton sa usa ka mas dako ug PE. Ang pormula sa enerhiya ingon sa mosunod: E _n = mgh, diin E _n - mao ang usa ka potensyal nga kusog, m - Lawas masa, g = 9,81 H / kg, h - gitas-on.

Ang potensyal nga kusog sa sa tuburan

Ang potensyal nga kusog sa mga elastically deformed nga lawas nga gitawag pisikal nga bili E _{f nga} sa diha nga adjust sa speed sa paghubad kalihukan sa ilalum sa mga aksyon sa pagkamaunat-unat nga pwersa pagminus, mga pagmobu sa tukma sama sa kinetic pagtaas sa enerhiya. Mga tubod (sama sa ubang mga elastically deformed nga lawas) ang mga PE, nga mao ang katumbas sa katunga sa mga produkto sa kagahi k alang sa distorsyon square: x = Kx ^2: 2.

Kinetic enerhiya: ang pormula ug ang kahulugan sa

Usahay ang bili sa mekanikal nga trabaho ang makita nga dili sa paggamit sa mga konsepto sa sa pwersa ug sa motion, sa pag-focus sa kamatuoran nga ang buhat nagrepresentar sa kausaban sa enerhiya sa lawas. Ang tanan nga kita mahimo nga gikinahanglan - ang masa sa usa ka lawas ug pagsugod niini ug katapusan speed nga mogiya kanato ngadto sa kinetic energy. Ang kinetic enerhiya (ki) - ang enerhiya tungod sa lawas tungod sa ilang kaugalingong kalihukan.

Kinetic enerhiya mao ang hangin, kini gigamit sa paghatag motion turbines sa hangin. Gimaneho ni sa masa sa hangin sa ilalum sa pressure sa nakiling eroplano sa hangin turbine pako, ug pagpugos kanila sa pagpabalik sa palibot. Rotation sa transmission mekanismo transmission system sa pagpahigayon sa usa ka piho nga trabaho. Giabog sa tubig, turns sa turbine gahum, mawad-an sa kabahin sa iyang KP, sa pagbuhat sa buhat. Nagalupad sa eroplano langit, dugang pa sa pe, usa ka KP. Kon ang lawas sa usa ka pagpahulay nga kahimtang, nga mao, ang iyang tulin, kabad paryente sa Yuta mao ang zero, ug ang iyang KP paryente sa yuta mao ang zero. Kini natukod experimentally nga ang mas dako ang gibug-aton ug sa speed nga kini nagpalihok, sa labi nga kini TBE. Ang pormula sa kinetic kusog sa mga paghubad motion sa matematika ekspresyon mao ang sama sa mosunod:

Diin K - kinetic kusog, m - gibug-aton, v - speed.

Ang pagbag-o sa kinetic enerhiya

Sukad sa rate sa kalihukan sa lawas mao ang baryable depende sa pagpili sa pakisayran nga sistema, ang usa ka bili KP lawas nag-agad sa pagpili niini. Kausaban sa kinetic enerhiya (Ike) lawas mahitabo tungod sa aksyon sa lawas sa gawas nga pwersa sa F. _? Ang usa ka pisikal nga gidaghanon nga mao ang katumbas _sa E Ike lawas tungod sa usa ka pwersa sa lihok F, sa pagtawag operasyon:? Ang usa ka E = _k. Kon ang usa ka lawas nga nagalihok sa usa ka speed v _1, ang pwersa sa F, nga motakdo sa sa direksyon, ang kalihukan tulin, kabad sa lawas molambo sa sal sa panahon t sa usa ka bili v _2. Sa kini nga kaso, Ike mao:

Diin m - ang masa sa lawas; d - sa dalan ginaagihan sang sa lawas; V _F1 = (V ₂ - V _1); V _F2 = (V ₂ + V _1); sa usa ka = F: m. Kini mao ang alang sa niini nga pormula nga kalkulado, sa unsa nga paagi sa daghang kinetic enerhiya nausab. Pormula mahimo usab nga ang mga mosunod nga kahulogan: _kay E = Flcos ά, diin cosά mao ang anggulo sa taliwala sa mga vector sa puwersa sa F ug sa tulin, kabad _V.?

Ang kasagaran nga kinetic enerhiya

Kinetic enerhiya mao ang enerhiya determinado sa speed sa mga lain-laing mga puntos nga iya sa niini nga sistema. Apan, nga nahibalo nga kini mao ang gikinahanglan nga sa ila tali sa duha ka mga enerhiya nga hatag hiyas sa mga lain-laing mga matang sa kalihukan: paghubad ug rotational. Ang average kinetic enerhiya (ske) sa niini nga kaso mao ang average nga kalainan tali sa kinatibuk-ang kusog sa sa tibuok sistema ug sa gahum niini sa hunahuna, nga mao, sa pagkatinuod, gidak-on sa iyang - kini mao ang average nga bili sa mga potensyal nga enerhiya. ang average kinetic enerhiya pormula mao:

diin k - mao ang Boltzmann kanunay; T - temperatura. Kini mao ang talaid kini mao ang basehan sa mga molecular-kinetic teoriya.

Ang average kinetic kusog sa mga molekula gas

Daghang mga eksperimento nga gipadayag nga ang average kinetic kusog sa mga molekula gas sa unahan kalihukan sa usa ka gihatag nga temperatura mao ang sama nga, ug wala magdepende sa matang sa gas. Dugang pa, kini hingkaplagan usab nga pagpainit gas sa ^{bahin sa} 1 C ske ang incremented sa usa ug sa mao usab nga bili. Mas tukma, ang bili mao ang :? E _k = 2,07 x 10 ^-23 J / ° ^C. Aron sa pagkalkulo unsa ang average kinetic kusog sa mga molekula gas sa progresibong kalihukan, kini mao ang gikinahanglan, dugang pa sa niini nga paryente bili, nga masayud sa labing menos usa pa ang bug-os nga bili sa mga paghubad motion sa enerhiya. Sa pisika, ang mga prinsipyo alang sa usa ka halapad nga-laing mga temperatura sa determinado igo tukma. Pananglitan, sa t = 500 ^{° C} sa kinetic kusog sa paghubad kalihukan Ek molekula = 1600 x 10 ^-23 J. 2 pagkahibalo sa bili (? E _k ug E _k), kita kuwentahon ang enerhiya sa usa ka paghubad motion sa molekula sa usa ka gihatag nga temperatura, ug sa pagsulbad balion problema - sa pagtino sa temperatura sa mga prinsipyo sa enerhiya.

Sa katapusan, kita makaingon nga ang average kinetic kusog sa mga molekula, ang pormula nga mao ang gipakita sa ibabaw agad lamang sa hingpit nga temperatura (ug alang sa bisan unsa nga kahimtang sa kobransa sa mga butang).

Ang balaod sa pagkonserba sa kinatibuk-mekanikal nga enerhiya

Ang pagtuon sa motion sa mga lawas sa ilalum sa mga aksyon sa grabidad ug sa pagkamaunat-unat nga puwersa nagpakita nga adunay usa ka pisikal nga gidaghanon nga mao ang gitawag nga potensyal enerhiya E _n; kini nag-agad sa sa lawas nga bayanan, ug pagbag-o niini gipakasama Ike, nga gikuha uban sa kaatbang nga ilhanan: Δ E _{n =} - E _sa?. Busa, ang kantidad sa KP ug PE lawas mga kausaban, nga mokooperar sa grabidad nga pwersa ug sa mga pagkamaunat-unat nga pwersa mao ang 0:? Δ E _n + E _k = 0. Ang mga pwersa nga nag-agad lamang sa mga coordinates sa lawas, gitawag konserbatibo. Ang madanihon nga pwersa ug sa elasticity mga konserbatibo nga mga pwersa. Ang igo nga gidaghanon sa kinetic ug potensyal nga kusog sa lawas mao ang kinatibuk-mekanikal nga enerhiya: E _n + _k = E E.

Kini nga kamatuoran, nga napamatud-an sa labing tukma nga mga eksperimento,
nga gitawag sa mga balaod sa pagkonserba sa mekanikal nga enerhiya. Kon ang lawas makig mga pwersa, nga magdepende sa paryente tulin, kabad, ang mekanikal nga enerhiya sa sistema sa mga makig-lawas dili maluwas. Usa ka panig-ingnan sa mga pwersa sa niini nga matang, nga gitawag nga non-konserbatibo, mao ang puwersa sa friction. Kon kamo mobuhat sa lawas sa frictional puwersa, kini mao ang gikinahanglan sa pagbuntog kanila sa mogasto enerhiya nga mao ang bahin sa gigamit sa paghimo sa buhat batok sa mga pwersa sa friction. Apan, ang paglapas sa balaod sa conservation sa enerhiya mao ang hinanduraw lamang, tungod kay kini mao ang usa ka espesyal nga kahimtang sa kinatibuk-ang balaod sa conservation ug sa pagbag-o sa enerhiya. Lawas sa enerhiya dili gayud mahanaw ug motungha na usab: siya lamang nga nakabig gikan sa usa ka porma sa usa. Kini nga balaod sa kinaiyahan mao ang kaayo importante, kini gibuhat sa bisan diin. Kini usab usahay gitawag nga sa kinatibuk-ang balaod sa conservation ug sa pagbag-o sa enerhiya.

Komunikasyon tali sa internal nga kusog sa lawas, ang kinetic ug sa potensyal kusog

Ang internal nga enerhiya (U) sa lawas - kini mao ang iyang bug-os nga kusog sa sa lawas minus ang lawas sa EC nga ingon sa usa ka tibuok ug ang iyang PE sa gawas nga kusog uma. Gikan niini makahinapos kita nga ang internal nga enerhiya naglangkob sa TBE random motion sa mga molekula, interaction tali sa PE ug vnutremolekulyarnoy enerhiya. Internal nga enerhiya - sa usa ka single-bili function sa sistema sa estado, nga nag-ingon sa mosunod: kon sistema mao ang sa niini nga kahimtang, ang iyang mga internal nga enerhiya nga makakuha sa iyang tiunay nga bili, sa walay pagtagad sa kon unsa ang nahitabo kaniadto.

relativism

Sa diha nga ang speed sa lawas duol sa kahayag tulin, kabad, kinetic enerhiya makaplagan sa mosunod nga pormula:

Ang kinetic kusog sa lawas, ang pormula nga gisulat sa ibabaw, mahimo usab nga kalkulado sa mosunod nga prinsipyo:

Mga panig-ingnan sa mga problema sa pagpangita sa usa ka kinetic enerhiya

1. Itandi ang kinetic enerhiya bola may gibug 9 g, nga nagalupad sa usa ka speed sa 300 m / s, ug ang usa ka tawo nga may gibug 60 kg, nga nagdagan sa usa ka speed sa 18 km / h.

Busa, unsa ang atong na gihatag: m ₁ = 0.009 kg; V ₁ = 300 m / s; ₂ m = 60 kg, V ₂ = 5 m / s.

solusyon:

• Kinetic enerhiya (Eq) _sa E = mv ^2: 2.
• Kita adunay sa tanan nga mga data alang sa kalkulasyon, ug busa _sa pagpangita E ug alang sa tawo ug alang sa bola.
• E = _k1 (x 0,009 kg (300 m / s) ²⁾ 2 = 405 J;
• _K2 = E (x 60 kg (5 m / s) ²⁾ 2 = 750 J.
• E _k1

Tubag: Ang kinetic kusog sa mga bola mao ang dili kaayo kay sa tawo.

2. Lawas 10 kg gibanhaw ngadto sa usa ka gitas-on sa 10 m, sa tapus nga kini gibuhian. Unsa EC kini nga sa usa ka gitas-on nga 5 m? Air pagbatok ang gitugotan nga napasagdan.

Busa, unsa ang atong gihatag: m = 10 kg; h = 10 m; ₁ h = 5 m; g = 9,81 N / kg. E _k1 -

solusyon:

• Ang lawas sa gihatag masa, gibanhaw ngadto sa usa ka gitas-on, ang potensyal nga enerhiya mao ang: E _p = mgh. Kon ang lawas mahulog, kini mao ang sa usa ka gitas-on h ₁ makabaton sa usa ka singot. enerhiya E = mgh _{angkon 1} ug Kin. enerhiya E _k1. Sa husto nga paagi nakakaplag sa kinetic kusog sa mga pormula, nga gipakita sa ibabaw, dili motrabaho, ug busa sa pagsulbad sa problema, sumala sa sa mosunod nga algorithm.
• Sa kini nga lakang, ikaw sa paggamit sa balaod sa conservation sa kusog, ug kita pagsulat: E _N1 + E _k1 = E _n.
• Unya E _k1 = E _n - E _N1 = mgh - mgh ₁ = mg (HH _1).
• Kapuli mga prinsipyo sa atong pormula, kita makabaton: E = 10 x _k1 9,81 (10-5) = 490,5 J.

Tubag: E _k1 = 490,5 J.

3. Usa ka kaluha nga masa flywheel nga may usa ka masa nga m ug sa radius R, giputos sa palibot sa usa ka axis moagi sa sentro niini. Wrapping anggular tulin, kabad sa flywheel - ω. Aron sa paghunong sa flywheel sa sa sanipa niini ang napugos batok sa gigun sapin paglihok sa ibabaw niini uban sa usa ka pwersa sa F _friction. Sa unsang paagi nga sa daghan nga mga rebolusyon himoon sa flywheel sa usa ka bug-os nga paghunong? Dad-a ngadto sa asoy nga ang gibug-aton sa flywheel ang nasentro sa sanipa.

Busa, unsa ang atong gihatag: m; R; ω; F _friction. N -?

solusyon:

• Sa pagsulbad sa problema maghunahuna sa maong kakusog flywheel turns pare-pareho nga manipis nga hoop uban sa usa ka radyos R ug usa ka masa nga m, nga turns sa usa ka eskinado tulin, kabad ω.
• Ang kinetic enerhiya sa lawas mao nga sama sa: E _{usa ka} = (J ω ²⁾ 2, diin J = m R ^2.
• Flywheel pag-undang sa ilalum sa mga kahimtang nga ang tanan nga sa iyang gigugol sa TBE buhat sa pagbuntog sa friction pwersa sa F _{friction nga namugna} tali sa gigun sapatos ug ang ngilit: _sa E = F friction * s, diin s - mao ang gihunongan gilay-on, nga mao ang katumbas sa 2 πRN.
• Busa, F * 2 _uyonay πRN = (M R ² ω ²⁾ 2 diin N = (m ω ² R): (4 π F mp).

Tubag: N = (mω ² R): (4πF _mp).

sa konklusyon

Energy - mao ang usa ka mahinungdanon nga component sa tanang bahin sa kinabuhi, tungod kay wala kini, walay lawas dili makahimo sa pagpahigayon sa buhat, lakip na ang mga tawo. Kita naghunahuna nga ang artikulo kaninyo sa tin-aw nga gipakita nga kini mao ang usa ka gahum, ug sa usa ka detalyado nga paghulagway sa tanan nga mga bahin sa usa sa mga sangkap niini - ang kinetic energy - makatabang kanimo nga makasabut sa daghang mga proseso nga mahitabo sa atong planeta. Ug sa unsa nga paagi sa pagpangita sa kinetic kusog, nga kamo mahimo nga makakat-on gikan sa mga panig-ingnan sa mga pormula ug pagsulbad ug problema sa mga sa ibabaw.