Hvordan ville du beregne en objekter mekanisk energi?

1. Potentiel energi (PE)

* gravitationspotentiale energi: Dette er den energi, et objekt besidder på grund af sin position i forhold til et referencepunkt (normalt jorden).

* Formel:PE =MGH

* m =masse af objektet (kg)

* g =acceleration på grund af tyngdekraften (9,8 m/s²)

* h =højde over referencepunktet (m)

* Elastisk potentiel energi: Dette er den energi, der er gemt i et deformeret elastisk objekt, som en strakt forår.

* Formel:PE =(1/2) KX²

* k =fjederkonstant (n/m)

* X =deformation fra ligevægtspositionen (M)

2. Kinetisk energi (KE)

* Dette er den energi, et objekt besidder på grund af dets bevægelse.

* Formel:Ke =(1/2) mv²

* m =masse af objektet (kg)

* V =hastighed af objektet (m/s)

3. Samlet mekanisk energi (mig)

* For at beregne den samlede mekaniske energi på et objekt skal du blot tilføje den potentielle energi og kinetiske energi:

* me =pe + ke

Eksempel:

Forestil dig, at en kugle af masse 2 kg kastes lodret opad med en indledende hastighed på 10 m/s. Lad os beregne dens mekaniske energi på det højeste punkt i dens bane.

* på det højeste punkt:

* Boldens hastighed er nul (v =0 m/s), så ke =0.

* Boldens højde er maksimal (h =maksimal), så vi er nødt til at finde denne højde.

* Ved hjælp af den kinematiske ligning:v² =u² + 2as, hvor u =indledende hastighed, a =acceleration på grund af tyngdekraften (negativ, da den virker nedad) og s =højde.

* Vi får:0² =10² + 2 (-9,8) h

* Løsning for H finder vi H ≈ 5,1 m.

* Pe =mgh =2 kg * 9,8 m/s² * 5,1 m ≈ 100 j (joules)

* Derfor er den samlede mekaniske energi på det højeste punkt mig =PE + KE =100 J + 0 J =100 J.

Vigtig note:

* Mekanisk energi konserveres i et lukket system (ingen eksterne kræfter, der virker på det), så længe der ikke er nogen ikke-konservative kræfter som friktion eller luftmodstand til stede.

* I scenarier i den virkelige verden bevares mekanisk energi ofte ikke på grund af disse kræfter, hvilket fører til energispredning som varme eller lyd.