Kinetička energija: definiciju formule. Nađi kinetičke energije molekula, translatornog kretanja, proljeće, tijelo, molekule plina?

Svakodnevno iskustvo pokazuje da je imovina tijela može biti premještena, i preselio se u zaustaviti. Mi smo uvijek neke veze širom svijeta dahom, sunce sija ... Ali, odakle ljudi, životinja i prirode u cjelini dolaze iz snage da radim ovaj posao? Da li nestaje mehaničko kretanje bez traga? To će se početi kretati ako tijelo je jedan bez promjene ostali saobraćaj? Sve ovo će biti riječi u našem članku.

Koncept energije

Za rad motora, koji prenose automobila kretanja, traktori, lokomotive, avioni treba gorivo koje je izvor energije. Električne mašine prenose kretanje pomoću električne energije. S obzirom na energiju vode pada s visine, hydroturbine okrenuti povezani sa električne mašine, stvarajući električnu struju. Čovjek da postoji i rad, i potrebna energija. Kažu da je u redu, kako bi se izvela neku vrstu posla, morate energije. Što je energija?

• Zapažanje 1. Podignite loptu iznad tla. Dok je on u stanju mira, mehanički rad se ne vrši. Pustite ga. Pod uticajem gravitacije lopta padne na tlo sa određene visine. Prilikom pada lopta se vrši mehanički rad.
• Opažanje 2. somknite proljeće, popravimo ga i stavite konac na proljeće puž. Zapalili nit, proljeće leži ravno i podići težinu željeza na određenoj visini. obavlja proljeće mehanički rad.
• 3. Kolica za posmatranje će popraviti štapa sa bloka na kraju. Nakon blok perekinem nit, od kojih je jedan kraj je rana na osi kolica i na drugom visi bob. Pusti visak. Pod uticajem gravitacije , on će potonuti i dao kolica. Bob vrši mehanički rad.

Nakon analize svih navedenih opažanja, možemo zaključiti da će, ako se obavlja tijelo ili tijela nekoliko interakciju tokom mehanički rad, kaže se da imaju mehaničke energije ili energije.

Koncept energije

Energije (od grčke riječi energije -. Aktivnosti) - fizički količinama koje karakterizira sposobnost tijela da obavljaju posao. Jedinice energije, a također radi u SI sistemu je jedan Joule (J 1). U pismu se energija označava slovo E. Iz navedenog eksperimenata, jasno je da tijelo obavlja rad kada prelazi iz jednog stanja u drugo. gdje se energija tijela varira (smanjuje), a mehanički rad jednak je rezultat promjene u njegovoj mehaničke energije vrši organ.

Vrste mehaničke energije. Koncept potencijalne energije

Razlikujemo 2 tipa mehaničke energije: potencijalne i kinetičke. Sada bliži pogled na potencijalne energije.

Potencijalne energije (PE) - je energija određuje relativni položaj tijela koji su u interakciji ili dijelova samog tijela. Pošto svako tijelo i zemlju privlače jedni druge, to jest, oni su u interakciji, PE tijelo podigao iznad zemlje, ovisit će o visini lifta h. Što je veća tijelo podignuto, više njegova PE. To je eksperimentalno utvrđeno da PE ne zavisi samo od visine na kojoj je podignuta, ali i na tjelesne težine. Ako bi se tijelo podiže na istoj visini, tijelo ima veću masu će imati veći i PE. Formula energije kako slijedi: E _n = mgh, pri čemu E _n - je energetski potencijal, m - tjelesne mase, g = 9,81 H / kg, h - visina.

Potencijalne energije opruge

Potencijal energije elastično deformirane tijelo koje se zove fizički vrijednosti E _{F, koji} kada podešavanjem brzine translatornog kretanja pod djelovanjem elastične sile smanjuje upravo onoliko koliko je kinetička energija raste. Izvora (kao i drugi elastično deformirane tijelo) imaju PE, koji je jednak polovini proizvod krutosti k za deformacije kvadrat: x = kx ^2: 2.

Kinetička energija: formula i definicija

Ponekad je vrijednost mehaničkog rada može se vidjeti bez upotrebe koncepte sile i kretanja, fokusirajući se na činjenicu da je rad predstavlja promjenu u energiji tijela. Sve to ćemo morati - je masa nekog tijela i njegovog početka i kraja brzinom koja će nas dovesti do kinetičku energiju. Kinetičku energiju (KE) - energija koja se može pripisati tijelo zbog vlastitih pokreta.

Kinetička energija vjetra, on se koristi da prenese pokreta vjetroturbina. Vođeni mase zraka pod pritiskom na skloniji ravni vjetroturbina krila, i prisiliti ih da se okrene. Rotacija mehanizmom transmisija sistema izvršenja određenog posla. Vođeni vode, okreće turbinu snage, gubi dio svoje CE, rade posao. Leti visoko u avionu nebu, osim PE, CE. Ako je tijelo u stanju mirovanja, to jest, njegova brzina u odnosu na Zemlju je nula, a CE u odnosu na zemlju je nula. To je eksperimentalno utvrđeno da je veća težina i brzina kojom se kreće, to više TBE. Formula kinetička energija translatornog kretanja u matematički izraz je kako slijedi:

Gdje je K - kinetička energija, m - težina, v - brzina.

Promjena u kinetičku energiju

S obzirom da je stopa kretanja tijela varira u zavisnosti od izbora referentnog sistema, a vrijednost CE tijelo također ovisi o njegovom izboru. Promjene u kinetičku energiju (IKE) tijelo nastaje zbog akciju na telu spoljne sile F. _? Fizički količina koja je _jednaka E IKE tijelo zbog sila akcije F, nazovite rad:? A E = _k. Ako tijelo koje se kreće brzinom v _1, sila F, što se poklapa sa pravcem, brzina kretanja tijela će se povećati u intervalu vremena t do određene vrijednosti v _2. U ovom slučaju, IKE je:

Gdje je m - masa tijela; D - put kojim prolaze tijela; V _f1 = (V ₂ V - _1); V _f2 = (V ₂ + V _1); a = F: m. To je za ove formule izračunava, koliko kinetička energija se mijenja. Formula može imati sljedeće tumačenje: _za E = Flcos ά, pri čemu cosά je ugao između vektora sile F i brzine _V.?

Prosječna kinetička energija

Kinetička energija je energija određuje brzinu različite tačke koje pripadaju ovom sistemu. Međutim, imajte na umu da je neophodno napraviti razliku između dva energetska koje karakteriziraju različite vrste kretanja: translaciona i rotacije. Prosječna kinetičke energije (SKE) u ovom slučaju je prosječna razlika između ukupne energije cijelog sistema i svoju moć uma, to jest, u stvari, njegova veličina - to je prosječna vrijednost potencijalne energije. prosječna kinetička energija formula je:

gdje je k - je Bolcmanova konstanta; T - temperatura. To je ova jednačina je osnova molekularne-kinetičke teorije.

Prosječna kinetičke energije molekula gasa

Brojni eksperimenti pokazali su da je ista prosječna kinetička energija molekula plina u pozitivan pomak na datoj temperaturi i ne ovise o vrsti plina. Osim toga, bilo je takođe pokazala da plinsko grijanje na ^oko 1 C SKE, povećava se jedne te iste vrijednosti. Preciznije, vrijednost je :? E _k = 2,07 x 10 ^-23 J / ° ^C. Da bi se izračunao što je prosječna kinetička energija molekula plina u progresivnom pokretu, potrebno je, pored ove u odnosu vrijednosti, da zna najmanje jedan više apsolutna vrijednost translatornog kretanja energije. U fizici, vrijednosti za širok raspon temperatura izabere dovoljno precizno. Na primjer, u trenutku t = 500 ^{° C} je kinetička energija translatornog kretanja Ek molekula = 1600 x 10 ^-23 J. 2 Znajući vrijednost (? E _k i E _k), možemo izračunati energiju kao prevodilački kretanje molekula na datoj temperaturi, i za rješavanje inverzni problem - odrediti temperature na setu energije vrijednosti.

Na kraju, možemo zaključiti da je prosječna kinetička energija molekula, formula što je prikazano gore zavisi samo apsolutna temperatura (i za bilo agregatno stanje supstanci).

Zakon očuvanja ukupne mehaničke energije

Proučavajući kretanje tijela pod djelovanjem gravitacije i elastičnih sila pokazala da postoji fizički količina koja se zove potencijalne energije E _n; to ovisi o okviru tijelu, a njegova promjena je izjednačen IKE, što se uzima sa suprotnim znak: Δ E _{n =} - E _u?. Dakle, iznos CE i JP promjene tijela, koje sarađuju sa gravitacione sile i elastičnih sila je 0: Δ E _n + E _k = 0. snage koje zavisi samo koordinate tijela, nazivaju konzervativne. Atraktivne sila i elastičnost su konzervativne snage. Zbroj kinetičke i potencijalne energije tela je ukupna mehanička energija: E _n + _k = E E.

Ova činjenica, koja je dokazano najprecizniji eksperimenata,
zove zakon o održanju mehaničke energije. Ako je tijelo u interakciji snage, koje zavise od relativne brzine, mehaničke energije sistema u interakciji tijela ne čuvaju. Primjer snaga ovog tipa, koji se nazivaju ne-konzervativna, je sila trenja. Ako djeluju na tijelo sile trenja, potrebno je da ih prevaziđu potrošiti energiju koja je dio se koristi za obavljanje posla protiv sila trenja. Međutim, kršenje zakona o očuvanju energije je samo imaginarna, jer je poseban slučaj općeg zakona konzervacije i transformacije energije. energetsko telo nikad nestaje i ponovo se pojavljuje: ona je pretvorena samo iz jednog oblika u drugi. Ovaj zakon prirode je vrlo važno, to se radi svuda. To se ponekad naziva opšti zakon konzervacije i transformacije energije.

Komunikacija između unutrašnje energije tijela, kinetičke i potencijalne energije

Unutrašnje energije (U) tijela - to je njegova puna energije tela minus tijelo EK u cjelini i njegovim PE u vanjskom jačina polja. Iz ovoga se može zaključiti da je unutrašnja energija se sastoji od TBE slučajnih kretanja molekula, interakcija između PE i vnutremolekulyarnoy energije. Unutrašnja energija - jedan-vrijednosti funkciju državnog sistema, koji kaže: ako je sistem u ovoj državi, njegova unutrašnja energija uzima svoje inherentne vrijednosti, bez obzira na to što se dogodilo ranije.

relativizam

Kada je brzina tijela blizu brzine svetlosti, kinetička energija je pronašao sljedeće formule:

Kinetičku energiju tijela, formula koja je gore napisano, može se izračunati na principu:

Primjeri problema pronaći kinetičku energiju

1. Usporedba kinetičke energije loptu težine 9 g, leteći brzinom od 300 m / s, a osoba težine 60 kg, radi na brzini od 18 km / h.

Dakle, ono što smo dobili: m ₁ = 0,009 kg; V ₁ = 300 m / s; ₂ m = 60 kg, V ₂ = 5 m / s.

rješenje:

• Kinetička energija (EQ) _do E = mv ^2: 2.
• Imamo sve podatke za obračun, a samim tim i _da E i za lice i za loptu.
• 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

Odgovor: kinetička energija lopte je manje od ljudskog.

2. tijelo 10 kg je podignuta na visinu od 10 m, nakon čega je pušten na slobodu. Šta EK da će biti na visini od 5 m? otpor vazduha se smije zanemariti.

Dakle, ono što smo dobili: m = 10 kg; h = 10 m; ₁ h = 5 m; g = 9,81 N / kg. E _k1 -

Rešenje:

• Telo određene mase, podignute na određenu visinu, ima potencijalnu energiju: E _n = mgh. Ako telo pada, onda će na nekoj visini h ₁ imati znoj. Energija E _n = mgh ₁ i kin. Energija E _k1. Da bi se kinetička energija ispravno pronašla, gorenavedena formula ne pomaže, i stoga rešavamo problem pomoću sledećeg algoritma.
• U ovom koraku koristimo zakon o očuvanju energije i napišite: E _n1 + E _k1 = E _n.
• Zatim E _k1 = E _n - E _n1 = mgh - mgh ₁ = mg (hh ₁ ).
• Zamenjujući naše vrijednosti u formuli dobijamo: E _k1 = 10 x 9.81 (10-5) = 490.5 J.

Odgovor je: E _k1 = 490,5 Joules.

3. Zamajac koji ima masu m i radijus R, okreće oko osi koja prolazi kroz njegov centar. Ugaona brzina okretanja zamajca je ω . Da bi se zaustavio zamajac, kočiona čaura, koja deluje na njega s sile _trenja F, pritisnuta je na ivicu. Koliko se okretanja zaustavi na zatvaraču? Smatrajte da je masa zamajca koncentrisana duž oboda.

Dakle, šta nam je data: m; R; Ω; F _trenja. N -?

Rešenje:

• U rešavanju problema, smatramo da se zamajac pretvara u sličan onom tankog uniformnog obruča sa radijusom R i m m, koji se okreće sa ugaonom brzinom ω.
• Kinetička energija takvog tela je: E _k = (J ω ² ): 2, gde je J = m R ² .
• Zamajac će se zaustaviti, pod uslovom da se svi njegovi TE troše za rad na prevazilaženju sile trenja F _trenja između kočione čaure i oboda: E _k = F od _trenja * s _, gdje S je rastojanje za zaustavljanje, što je 2 πRN.
• Dakle, F _trenje * 2 πRN = (M R ² ω ² ): 2, odakle je N = ( m ω ² R): (4 π F tr).

Odgovor: N = (mω ² R): (4πF _tr).

U zaključku

Energija je najvažnija komponenta u svim aspektima života, jer bez njega tela ne bi mogla obavljati posao, uključujući i osobu. Mislimo da vam je članak jasno objasnio šta je energija, a detaljna prezentacija svih aspekata jedne od njegovih komponenti - kinetičke energije - pomoći će vam da realizujete mnoge procese koji se odvijaju na našoj planeti. A kako pronaći kinetičku energiju, možete naučiti iz gore navedenih formula i primjera rješavanja problema.