Kinetická energia: vzorec definície. Nájdite kinetickú energiu molekúl, translačný pohyb, pružina, telo molekúl plynu?

Každodenné skúsenosť ukazuje, že je vlastnosť tela môžu byť presunuté, a presťahoval sa do zastavenia. Sme stále čo robiť po celom svete je živé, slnko svieti ... Ale odkiaľ ľudí, zvierat a v prírode všeobecne pochádzajú zo sily robiť túto prácu? Ak k mechanický pohyb bez stopy? Začne sa pohybovať v prípade, že telo je jedno, bez toho aby ste zmenili ďalšiu prevádzku? To všetko sa bude diskutovať v našom článku.

Predstava o energii

Pre motory, ktoré dávajú pohyb auta, traktory, lokomotívy, lietadlá potreba palivo, ktoré je zdrojom energie. Elektrické stroje dodávajú pohyb pomocou elektriny. Vzhľadom k energia vody padajúce z výšky, hydroturbine ďalej spojená s elektrickými strojmi, vytvára elektrický prúd. Človek existovať a práce, tiež potrebujú energiu. Hovorí sa, že v záujme, aby sa vykonávať nejakú prácu, budete potrebovať energiu. Čo je energia?

• Pozorovanie 1. Zdvihnite loptu nad zemou. Zatiaľ čo on je v stave pokoja, mechanická práca sa nevykonáva. Nechaj ho ísť. Pod vplyvom gravitácie lopta spadne na zem z určitej výšky. Pri páde loptu sa vykonáva mechanickú prácu.
• Pozorovanie 2. somknite na jar, budeme ju opraviť a dať niť na jarné slimák. Zapáliť závitu pružiny leží naplocho a zvýšiť váhu železa v určitej výške. vykonáva pružina mechanické práce.
• Prípad 3. Na vozíku pripojí jeden prút s blokom na konci. Po bloku perekinem závitom, ktorého jeden koniec je navinutý na osi vozíka, a na druhom visí bob. Pustiť z platiny. Pod vplyvom gravitácie , bude klesať dole a dať vozík. Bob vykonal mechanickú prácu.

Po analýze všetkých vyššie uvedených pozorovaní, môžeme konštatovať, že ak sa vykonáva jeden alebo viac subjektov niekoľko interakcie počas mechanickú prácu, sa hovorí, že majú mechanickú energiu alebo energiu.

Predstava o energii

Energia (z gréckeho slova energie. - aktivity) - fyzikálnu veličinu, ktorá charakterizuje schopnosť telies na výkon práce. Jednotka energie, a tiež pracuje v systéme SI je jeden Joule (J 1). Písmeno energia označená písmenom E. Z vyššie uvedených pokusov je zrejmé, že telo vykonáva prácu pri prechode z jedného stavu do druhého. vyznačujúci sa tým, energetické telo sa mení (znižuje) a mechanická práca sa rovná v dôsledku zmeny jeho mechanickej energie sa vykonáva v tele.

Druhy mechanickú energiu. Koncepcia potenciálna energia

Rozlíšiť 2 typy mechanickej energie: Potenciálna a kinetická. Teraz bližší pohľad na potenciálnu energiu.

Potenciálna energia (PE) - je energie závisí na vzájomnej polohe telies, ktoré interagujú alebo častí samotného tela. Vzhľadom k tomu, každý subjekt a krajiny sa vzájomne priťahujú, teda na seba vzájomne pôsobia, PE telo zdvihol nad zemou, bude závisieť od výšky zdvihu h. Čím vyššia je telo sa zvýši, tým viac jeho PE. Bolo zistené, že experimentálne PE závisí nielen na výške, v ktorej je zvýšené, ale aj na telesnej hmotnosti. V prípade, že telo boli zvýšené na rovnakú výšku, telo má väčšiu hmotu majú väčší a PE. Vzorec energie takto: E _n = MGH, kde E _n - je potenciálna energia, m - Telesná hmotnosť, g = 9,81 H / kg, h - výška.

Potenciálna energia pružiny

Potenciálna energia pružnej deformácie telesa sa nazýva fyzikálna veličina E _P, ktorý je pri zmene rýchlosti translačného pohybu pôsobením síl z elasticita znižuje o presne rovnako ako kinetická energia stúpa. Pružiny (ako druhé pružne deformovaný tela) majú PE, ktorá je rovná polovici súčin tuhosti k pre deformácie štvorca: x = kx ^2: 2.

Kinetická energia: vzorec a definície

Niekedy sa hodnota mechanickej práce možno vidieť bez použitia pojmov sily a pohybu, so zameraním na skutočnosť, že práca predstavuje zmenu v energiu v tele. Všetko, čo môžeme potrebovať - je hmotnosť tela a jeho počiatočnej a koncovej rýchlosti, ktorá nás povedie ku kinetickej energie. Kinetická energia (KE) - energia pripadajúca na tele v dôsledku svojho vlastného pohybu.

Kinetická energia je vietor, to je používané odovzdať pohybu veterných turbín. Vedený hmotnosti vzduchu pod tlakom na naklonenej rovine veterných turbín krídel, a núti ich, aby sa otočila. Rotácia by prenosovej sústavy transmisný mechanizmus vykonávanie konkrétnej úlohy. Poháňaný vodou, zapne výkon turbíny, stratí časť svojej CE, robiť prácu. Letiaci na oblohe lietadla, okrem PE, CE. V prípade, že telo je v kľudovom stave, to znamená, že jeho rýchlosť v pomere k Zemi je nulová, a jeho CE vzhľadom k zemi je nulová. Bolo zistené experimentálne, že čím väčšia je hmotnosť a rýchlosť, s akou sa pohybuje, tým viac sa TBE. Vzorec kinetickej energie translačný pohyb v matematický výraz je nasledovné:

Kde K - kinetická energia, m - hmotnosť, v - rýchlosť.

Zmena kinetickej energie

Vzhľadom k tomu, rýchlosť pohybu telesa sa mení v závislosti na voľbe referenčného systému, je hodnota CE telo tiež závisí na jeho výbere. Zmena kinetickej energie (IKE) tele dochádza v dôsledku pôsobenia na tele vonkajšie sily F. _? Fyzikálne veličina, ktorá sa _rovná E IKE tele v dôsledku sily akčného F, volať operácie: A E = _k. Ak je teleso, ktoré sa pohybuje rýchlosťou v _1, sila F, ktorá sa zhoduje so smerom, rýchlosť pohybu telesa sa zvýši v intervale času t na určitú hodnotu v _2. V tomto prípade, IKE je:

Kde m - hmotnosť tela; d - cesta prechádza telom; V _f1 = (V ₂ - V _1); V _f2 = (V ₂ + V _1); A = F: m. Je sa počíta tento vzorec, koľko kinetická energia sa mení. Vzorec môže mať aj nasledujúce výklad: _pre E = FLCOS a, kde cosά je uhol medzi vektormi sily F a rýchlosť _V.?

Priemerná kinetická energia

Kinetická energia je energia určená rýchlosťou rôznych bodov, ktoré patria do tohto systému. Je však potrebné si uvedomiť, že je potrebné rozlišovať medzi dvoma energie, ktoré sú charakteristické pre rôzne druhy pohybu: translačný a rotačný. Priemerná kinetická energia (SKE), v tomto prípade je priemerný rozdiel medzi celkovou energiu celého systému a jeho sily mysle, to znamená, že v skutočnosti, jeho veľkosť - to je priemerná hodnota potenciálnej energie. priemerná kinetická energia vzorec je:

kde k - je Boltzmannova konštanta; T - teplota. Je to práve táto rovnica je základom molekulovo kinetickej teórie.

Priemerná kinetická energia molekúl plynu

Početné pokusy ukázali, že priemerná kinetická energia molekúl plynu v pohybe vpred pri danej teplote je rovnaký a nezávisí od typu plynu. Ďalej bolo tiež zistené, že vykurovací plyn pri teplote ^asi 1 ° C TMP sa zvýši o jednu a tú istú hodnotu. Presnejšie povedané, je hodnota:? E _k = 2,07 x 10 ^-23 J / ° ^C, aby sa vypočítal aká je priemerná kinetická energia molekúl plynu v postupnom pohybe, je potrebné, okrem tejto relatívnej hodnoty, poznať aspoň jeden ďalší je absolútna hodnota energie translačného pohybu. Vo fyzike, hodnoty pre široký rozsah teplôt stanovená dostatočne presne. Napríklad, pri t = 500 ^{° C,} kinetická energia translačný pohyb Ek molekuly = 1600 x 10 ^-23 J. 2 Znalosť hodnoty (? E _K a E _k), môžeme vypočítať energiu ako translačný pohyb molekúl pri danej teplote, a riešiť inverzný problém - určiť teplotu na sadu hodnôt energie.

Na záver možno konštatovať, že priemerná kinetická energia molekúl, vzorec ktorá je uvedená vyššie, závisí iba na absolútnej teplote (a pre každú skupenstvo látok).

Zákon zachovania celkovej mechanickej energie

Štúdium pohyb telies na základe pôsobenia gravitácie a pružnú silou ukázala, že je fyzikálna veličina, ktorá sa nazýva potenciálna energia E _N; záleží na ráme karosérie, a jeho zmena je zamenený IKE, ktorý sa vyberie s opačným znamienkom: delta E _{n =} - e _{pre ?.} To znamená, že množstvo CE a zmeny PE tela, ktoré spolupracujú s gravitačných síl a elastických síl je 0: Δ E _n + E _k = 0. sily, ktoré sú závislé len na súradniciach tela, sa nazývajú konzervatívne. Príťažlivá sila a pružnosť sú konzervatívne sily. Súčet kinetickej a potenciálnej energie tela je celková mechanická energia: E _n + _k = E E.

Táto skutočnosť, ktorá bola preukázateľne najpresnejšia experimenty,
nazýva zákon zachovania mechanickej energie. V prípade, že teleso vzájomne sily, ktoré závisí od relatívnej rýchlosti, mechanická energie systému interagujúcich telies sa neuloží. Príkladom síl tohto typu, ktoré sa nazývajú nekonzervativní, je trecia sila. Ak budete konať na tele trecie sily, je nutné, aby ich prekonanie vynaložiť energiu, ktorá je súčasťou sa používa k práci proti silám trenia. Avšak porušenie zákona zachovania energie je len fiktívna, pretože sa jedná o osobitný prípad všeobecného zákona o zachovaní a transformáciu energie. Telo energie nikdy zmizne a znova: ona len previesť z jednej formy na inú. Tento zákon prírody je veľmi dôležité, že sa deje všade. To je tiež niekedy označovaný ako všeobecný zákon o zachovaní a transformáciu energie.

Komunikácia medzi vnútornej energie tela, kinetická a potenciálna energia

Vnútorná energia (U) z tela - je to jeho plná energie v tele mínus telo ES ako celku a jej PE vo vonkajšej sily poľa. Z toho možno vyvodiť, že vnútorná energia sa skladá z TBE náhodnom pohybu molekúl, interakcie medzi PE a vnutremolekulyarnoy energie. Vnútornej energie - jeden-cenil funkcie stave systému, ktorý hovorí nasledovné: v prípade, že systém je v tomto stave, jeho vnútorná energia má svoje vlastné hodnoty, bez ohľadu na to, čo sa stalo predtým.

relativizmus

Keď je rýchlosť tela v blízkosti svetelného rýchlosti, kinetická energia sa zistí podľa nasledujúceho vzorca:

Kinetická energia z tela, vzorec, ktorý bolo napísané vyššie, môžu byť tiež vypočítané na nasledujúcom princípe:

Príklady problémov nájsť kinetickú energiu

1. Porovnajte kinetická energia gule s hmotnosťou 9 g, letiaci rýchlosťou 300 m / s, a človek s hmotnosťou 60 kg, pohybujúce sa rýchlosťou o 18 km / h.

Takže to, čo sme dostali: m ₁ = 0,009 kg; V ₁ = 300 m / s; ₂ m = 60 kg, v ₂ = 5 m / s.

riešenie:

• Kinetická energia (EQ) _až E = mv ^2: 2.
• Máme všetky dáta pre výpočet, a preto _nájsť E a pre človeka i pre loptu.
• E = _k1 (x 0,009 kg (300 m / s) ²⁾ 2 = 405 J;
• E = _K2 (60 kg x (5 m / s) ²⁾ 2 = 750 J.
• E _k1

Odpoveď: Kinetická energia guľôčky je menej ako človek.

2. Teleso 10 kg bol zvýšený až do výšky 10 m, potom sa uvoľní. Čo EC bude vo výške 5 m? Odpor vzduchu nemá byť zanedbávaný.

Takže to, čo sme dostali: m = 10 kg; h = 10 m; ₁ h = 5 m; g = 9,81 N / kg. E _k1 -

riešenie:

• Telo danej hmotnosti, zvýši na určitej výšky, potenciálna energia je: E = _p MGH. V prípade, že telo padá, to je v určitej výške h ₁ budú mať pot. energia E _p = MGH ₁ a príbuzní. energia E _k1. Ak chcete správne nájdených kinetickú energiu vzorce, ktoré bolo ukázané vyššie, nefunguje, a preto vyriešiť problém podľa nasledujúceho algoritmu.
• V tomto kroku použiť zákon zachovania energie, a my môžeme písať: E _n1 + E _k1 = E _n.
• Potom E _k1 = E _n - E ₁ = MGH - MGH ₁ = mg (hh _1).
• Dosadením hodnôt v našej vzorca získame: E = 10 x _k1 9,81 (10-5) = 490,5 J.

Odpoveď: E _k1 = 490,5 J.

3. Dvojitý zotrvačník, ktorý má hmotnosť m a polomer R, je obalený okolo osi, prechádzajúcej jeho stredom. Baliace uhlovej rýchlosti zotrvačníka - ω. S cieľom zastaviť zotrvačník na ráfiku sa pritlačí na brzdové čeľuste pôsobia na neho silou F _trenie. Koľkým revolúciami urobí zotrvačník do úplného zastavenia? Vezmite do úvahy, že hmotnosť zotrvačníka sa sústredil na ráfiku.

Takže to, čo sme dostali: m; R; ω; F _trenie. N -?

riešenie:

• Pri riešení tohto problému sa predpokladá túto hybnosti zotrvačníka otočí homogénna tenkú prepážku s polomerom R a hmotnosťou m, ktorý sa otáča s uhlovou rýchlosťou w.
• Kinetická energia telesa je rovná: e _a = (J © ²⁾ 2, kde J = m r ^2.
• Zotrvačník sa zastaví za podmienky, že všetky jeho vynaložených na TBE prácu prekonať trecie sily F _{trenia, ktoré vzniká} medzi brzdovou čeľustí a ráfikom: _v E = F _trenia * _S, pričom s - je brzdná vzdialenosť, ktorá sa rovná 2 πRN.
• Z tohto dôvodu, F * 2 _Trecie πRN = (M ^R2 ω ²⁾ 2, kde N = (m ω ² R): (4 π F mp).

Odpoveď: N = (MQ ² R): (4πF _mp).

na záver

Energia - je nevyhnutnou súčasťou všetkých oblastiach života, pretože bez neho, žiadny orgán nebude schopný vykonávať prácu, vrátane ľudí. Myslíme si, že tento článok vám jasne najavo, že je sila, a podrobný opis všetkých aspektov jednej z jej zložiek - kinetická energia - pomôže vám pochopiť mnoho procesov, ktoré sa vyskytujú na našej planéte. A ako nájsť kinetickej energie, sa môžete dozvedieť z príkladov vzorcov a riešenie problémov vyššie uvedených.