Hvordan ændrer summen af ​​kinetisk og gravitationspotentiale energi?

Summen af ​​kinetisk og gravitationspotentiale energi i et lukket system, ofte kaldet mekanisk energi , forbliver konstant. Dette er baseret på princippet om bevarelse af mekanisk energi . Her er en sammenbrud:

1. Bevarelse af mekanisk energi:

* Dette princip siger, at i fravær af ikke-konservative kræfter (som friktion eller luftmodstand) forbliver den samlede mekaniske energi i et system konstant.

* Med andre ord kan energi omdannes mellem kinetiske og potentielle energiformer, men det samlede beløb forbliver det samme.

2. Hvordan det fungerer:

* kinetisk energi (KE) er bevægelsesenergien, beregnet som 1/2 * masse * hastighed^2.

* gravitationspotentiale energi (GPE) er den energi, der er gemt på grund af et objekts position i et gravitationsfelt, beregnet som masse * tyngdekraft * højde.

3. Eksempler:

* en bold, der falder: Når kuglen falder, falder dens GPE (højden falder), men dens Ke øges (hastigheden øges). Den samlede mekaniske energi forbliver konstant.

* en pendel: Når pendelen svinger, udveksler den energi mellem KE og GPE. På det højeste punkt er GPE maksimal, og KE er minimum. På det laveste punkt er KE maksimal, og GPE er minimum. Den samlede mekaniske energi forbliver konstant i hele svingen.

4. Ikke-konservative kræfter:

* Når ikke-konservative kræfter er til stede, konserveres ikke mekanisk energi. Disse kræfter spreder energi som varme, lyd eller andre former.

* Eksempel: En kugle, der hopper på jorden, mister noget af sin mekaniske energi på grund af friktion og luftmodstand. Denne mistede energi omdannes til varme og lyd.

5. Vigtige punkter:

* lukket system: Princippet om bevarelse af mekanisk energi gælder kun for lukkede systemer, hvor ingen eksterne kræfter handler.

* Potentiel energi kan være forskellige former: Udover gravitationspotentiale energi er der andre former som elastisk potentiel energi (opbevaret i en strakt forår).

* Samlet energi konserveres: Mens mekanisk energi muligvis ikke bevares, konserveres systemets samlede energi, inklusive alle former for energi, altid i henhold til loven om energi.

Kortfattet:

Summen af ​​kinetisk og gravitationspotentiale energi i et lukket system forbliver konstant i fravær af ikke-konservative kræfter. Energien overføres simpelthen mellem disse to former, hvilket sikrer, at den samlede mekaniske energi forbliver uændret.