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? nestaje ako 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 gravitacija 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 (iz grčkog. Word energija - 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 slovom 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 ove energije je kako slijedi: E_n = Mgh, gdje E_n - Ova potencijalna energija, m - Tjelesne mase, g = 9,81 H / kg, h - visina.

Potencijalne energije opruge

Potencijal energije elastično deformirane tijelo koje se zove fizički količina E_n, da kada se mijenja brzina Translational pokreta pod dejstvom elastične snage smanjuje točno onoliko koliko je kinetička energija raste. Izvora (kao i drugi elastično deformirane tijelo) imaju PE, što je jednako polovini njihove krutosti proizvoda k naprezati na trgu: x = kx²: 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 K - kinetička energija, m - tjelesne težine, 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 akcije na tijelu spoljne sile F. fizičke količine A, koji je jednak IKE &Delta-E_u tijelo kao rezultat sila koja deluje na njega F, nazvan operacija: A = &Delta-E_u. Ako se tijelo kreće s brzinom v₁, sila F, poklapa sa pravcem, brzina kretanja tijela će povećati vremenski interval t do određene vrijednosti v₂. U ovom slučaju, IKE je:

gdje m - tela- težina d - pređeni tela- V_f1 = (V₂ - V₁) - V_f2 = (V₂ + V₁) - a = F: m. To je za ove formule izračunava, koliko kinetička energija se mijenja. Formula može imati sljedeće tumačenje: &Delta-E_u = Flcos , gdje jer je kut između vektora sile F i brzinu 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 kinetička energija (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 grijanje na plin 1 ^okoSa SKE povećava se za jednu te istu vrijednost. Preciznije, vrijednost je: &Delta-E_u = 2.07 x 10^-23J /^okoS. Kako bi se shvatiti što je prosječna kinetička energija molekula plina u progresivnom pokretu, potrebno je, pored ove relativne veličine, znam još najmanje jedna apsolutna vrijednost energije translatornog kretanja. U fizici, vrijednosti za širok raspon temperatura izabere dovoljno precizno. Na primjer, na temperaturi t = 500 ^okoC kinetička energija translatornog kretanja molekula Ek = 1600 x 10^-23J .. Znajući vrijednost 2 (&Delta-E_u i E_u) kako možemo izračunati energija translatornog kretanja molekula na datoj temperaturi i riješiti inverzni problem - odrediti temperature na setu energije vrijednosti.

Na kraju se može zaključiti da je prosječna kinetička energija molekula, formulakotoroy prikazano iznad zavisi samo apsolutna temperatura (i za bilo agregatno stanje supstanci).

Video Fizika: priprema za ispit. Molekularno-kinetička teorija

Zakon očuvanja ukupne mehaničke energije

Studija o kretanju tijela pod djelovanjem gravitacije i elastične snage su pokazali da postoji fizički količina, koja se zove energetski potencijal E_n- to ovisi o okviru tijelu, a njegova promjena je izjednačen IKE, što se uzima sa suprotnim znak: &delta-E_{n =} -&Delta-E_u. Dakle, zbir CE i JP mijenja tijelo koje u interakciji sa gravitacione sile i elastična sila je 0: &delta-E_n + &Delta-E_u = 0. Snage koje ovise samo o koordinata tijela se zove konzervativna. Atraktivne sila i elastičnost su konzervativne snage. Zbroj kinetičke i potencijalne energije tijela puna mehaničke energije: E_n + E_u = E.

Ova činjenica, koja je dokazano najprecizniji eksperimenata,
poziv 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 non-konzervativni, su sile 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 nikada se ne gubi i ne ponovo pojaviti: se pretvara 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: m₁ V = 0,009 kg-₁ = 300 m / c m₂ = 60 kg, V₂ = 5 m / s.

rješenje:

• Kinetička energija (formula): E_u = mv² : 2.
• Imamo sve podatke za obračun, a samim tim i saznajte E_u i za lice i za loptu.
• E_k1 = (0.009 x kg (300 m / s)²): 2 = 405 Dzh-
• E_k2 = (X 60 kg (5 m / s)²): 2 = 750 J.
• E_k1 < E_k2.

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 h = 10 kg- m- h₁ 5 m- = g = 9,81 N / kg. E_k1 - ?

rješenje:

• Tijelo određene mase, podigao do određene visine, ima potencijal energije: E_n = Mgh. Ako tijelo padne, to je na određenoj visini h₁ To će imati znoja. energija E_n = mgh₁ i rod. energija E_k1. Da pravilno pronašao kinetička energija formule, koji je gore prikazano, ne radi, a samim tim i riješiti problem u skladu sa sljedećim algoritam.
• U ovom koraku, koristite zakon očuvanja energije, a možemo pisati: E_n1 + E_k1 E =_n.
• onda E_k1 = E_n - E_n1 = MGH - MGH₁ = Mg (h-h₁).
• Zamjenom naše vrijednosti u formulu, dobijamo: E_k1 10 x = 9,81 (10-5) = 490.5 J.

Odgovor: E_k1 = 490.5 J.

3. twin zamajac imaju težinu m i radijus R, To omotana oko osi koja prolazi kroz njen centar. Završavajući ugaone brzine zamajca - &omega. U cilju da se zaustavi zamašnjak svom obodu pritisne papučica kočnice glumu na to silom F_trenje. Koliko revolucija će zamašnjak do potpunog zaustavljanja? Uzmite u obzir da je težina zamašnjaka centriran na rubu.

Dakle, ono što smo dobili: m- R- &omega-- F_trenja. N -?

rješenje:

• U rješavanju problema, pretpostavljamo brzinu zamašnjaka okreće tako tanak uniformu obruč radijusa R i težine m, koja pretvara sa ugaonom brzinom &omega.
• Kinetička energija tijela jednaka je: E_u = (J&omega²) 2, pri čemu J = mR².
• Zamajac zaustaviti pod pretpostavkom da su svi njegovi TBE proveo na radu za prevazilaženje sila trenja F_trenje javlja između papučica kočnice i RIM: E_u = F_trenje* e_, gdje s - to zaustavni put, što je jednako 2&pi-RN.
• dakle, F_trenje*2&pi-RN = (MR²&omega²) 2, gdje N = (m&omega²R): (4&okviru pioniraF_mp).

Odgovor: N = (m&omega²R): (4&pi-F_mp).

u zaključku

Energija - je ključna komponenta u svim aspektima života, jer bez nje, ne tijelo neće biti u stanju da obavlja posao, uključujući i ljude. Mislimo članka koji jasno ukazuju da je to moć, i detaljan opis svih aspekata jednog od njegovih komponenti - kinetička energija - pomoći će vam razumjeti mnoge procese koji se javljaju na našoj planeti. I kako pronaći kinetičke energije, možete naučiti iz primjera formula i rješavanje problema gore.