Кинетичка енергија: формулата, дефиницијата. Како да ја пронајдете кинетичката енергија на молекулата, движењето на движењето, пролетта, телото, молекулот на гас?

Секојдневното искуство покажува дека неподвижните тела можат да се стават во движење, а подвижните може да се запрат. Ние постојано правиме нешто, целиот свет е збркан, сонцето сјае ... Но, каде што личноста, животните и природата во целина имаат сила да ја извршат оваа работа? Дали механичкото движење исчезнува без трага? Дали едно тело ќе се движи без промена на движењето на другиот? Ние ќе разговараме за сето ова во нашата статија.

Концептот на енергија

За работата на моторите кои даваат сообраќај кон автомобили, трактори, дизел локомотиви, авиони, ви треба гориво, што е извор на енергија. Електричните мотори овозможуваат движење на машински алати со помош на електрична енергија. Поради енергијата на паѓање на вода од висина, хидротурбините се вклучени, поврзани со електрични машини кои произведуваат електрична струја. Човечките суштества, исто така, имаат потреба од енергија за да постојат и да работат. Тие велат дека за да се изврши некоја работа, потребна е енергија. Што е енергија?

• Набљудување 1. Подигнете ја топката над земјата. Додека тој е во мирна состојба, не се изведува механичка работа. Нека оди. Под влијание на гравитацијата, топката паѓа на земја од одредена висина. За време на падот на топката, се изведува механичка работа.
• Набљудување 2. Ќе ја исечеме пролетта, ја фиксираме со конец и ќе ги ставиме тежините на пролетта. Ајде да ја наместиме низата, пружината се исправи и ги подига тежините на одредена висина. Пролетта изврши механичка работа.
• Набљудување 3. На количката, фиксирајте ја шипката со блокот на крајот. Преку блок фрламе нитка, од која едната страна се навалува на оската на количката, а од друга виси една тежина. Да ги ослободиме тежините. Под дејство на гравитација, тој ќе потоне до дното и ќе му даде сообраќај на колички. Грузиќ извршил механичка работа.

По анализирањето на сите горенаведени набљудувања, може да се заклучи дека ако едно тело или повеќе тела вршат механичка работа за време на интеракција, се вели дека имаат механичка енергија или енергија.

Концептот на енергија

Енергија (од грчкиот збор енергија е активност) е физичко количество кое ја карактеризира способноста на телата да вршат работа. Единицата на енергија, како и работата во SI системот, е една Joule (1 Joule). На писмото, енергијата се означува со буквата Е. Од горенаведените експерименти е јасно дека телото ја изведува работата кога преминува од една во друга држава. Енергијата на телото се менува (се намалува), а механичката работа што ја врши телото е еднаква на резултатот од промената на неговата механичка енергија.

Видови на механичка енергија. Концептот на потенцијална енергија

Постојат два вида механичка енергија: потенцијални и кинетички. Сега внимателно ќе ја разгледаме потенцијалната енергија.

Потенцијалната енергија (ПЕ) е енергијата одредена од взаемната положба на телата кои комуницираат, или делови од тоа исто тело. Како што секое тело и земја се привлекуваат едни со други, тоа е, комуницирате, ЈП на телото подигнато над земјата ќе зависи од висината на порастот на h . Колку е повисоко телото е подигната, толку повеќе нејзиниот ЈП. Експериментално е утврдено дека ЈП не зависи само од висината на која таа е подигната, туку и од телесната тежина. Ако телата се подигнале на иста висина, тогаш телото со голема маса ќе има поголем ЈП. Формулата за оваа енергија е следна: E _n = mgh, каде E _n е потенцијална енергија, m е масата на телото, g = 9,81 N / kg, h е висина.

Потенцијална енергија на пролетта

Потенцијалната енергија на еластично деформираното тело е физичката количина E _n, која, кога брзината на движењата на движењето на движењето под дејството на еластичните сили, се намалува токму колку што се зголемува кинетичката енергија. Пружините (како и другите еластично деформирани тела) имаат ПЕ што е еднакво на половина од производот на нивната цврстина k од квадратот на деформацијата: x = kx ² : 2.

Кинетичка енергија: формулата и дефиницијата

Понекогаш важноста на механичкото дело може да се смета без употреба на концептите на сила и поместување, нагласувајќи дека работата ја карактеризира промената на енергијата на телото. Сè што може да ни треба е масата на одредено тело и неговите почетни и крајни брзини, што ќе нè доведе до кинетичка енергија. Кинетичката енергија (КЕ) е енергијата што му припаѓа на телото како резултат на сопственото движење.

Енергијата на ветерот се користи за кинетичка енергија, се користи за да се пренесе движењето на ветерниците. Подвижните маси на воздухот ги притискаат наклонетите рамнини на крилјата на ветерниците и предизвикуваат да се свртат. Ротационото движење со помош на преносните системи се пренесува на механизми кои вршат одредена работа. Подвижна вода, завиткување на турбините на електраната, ја губи дел од својата CE, извршувајќи ја работата. Авион кој лета високо на небото, покрај ЈП, има CE. Ако телото е во мирување, тоа е, неговата брзина во однос на Земјата е нула, тогаш нејзиниот CE во однос на Земјата е нула. Експериментално е утврдено дека колку е поголема масата на телото и брзината со која се движи, толку е поголема неговата FE. Формулата за кинетичката енергија на движењата со преточување во математички термини е како што следува:

Каде К - кинетичка енергија, m - маса на телото, v - брзина.

Промена на кинетичката енергија

Бидејќи брзината на движење на телото е количина која зависи од изборот на референтната рамка, вредноста на CE на телото исто така зависи од неговиот избор. Промената на кинетичката енергија (IKE) на телото настанува поради дејството на надворешната сила F на телото. Физичката количина А , која е еднаква на IEEEE _на телото поради дејството на силата F на неа , се нарекува дело: A = ΔE _k . Ако силата што се движи со брзина v ₁ делува на телото што се совпаѓа со правецот, тогаш брзината на телото ќе се зголеми во временски интервал t до одредена вредност на v ₂ . Во овој случај, мразот е еднаков на:

Каде што m е масата на телото; D - поминат пат на телото; V _f1 = (V2 - V1); V _f2 = (V2 + V1); A = F: m . Со оваа формула се менува кинетичката енергија. Формулата исто така може да ја има следнава интерпретација: ΔЕ _к = Flcos ά, каде cos cos е аголот помеѓу силите вектори F и брзината V.

Просечна кинетичка енергија

Кинетичката енергија е енергија определена со брзината на движење на различни точки кои припаѓаат на овој систем. Меѓутоа, треба да се запомни дека е неопходно да се направи разлика помеѓу две енергии кои ги карактеризираат различните видови на движење: транслациона и ротациона. Просечната кинетичка енергија (SCE) е просечната разлика помеѓу вкупната енергија на целиот систем и нејзината енергија на спокојството, односно нејзината големина е просечната вредност на потенцијалната енергија. Формулата за просечната кинетичка енергија е како што следува:

Каде што k е константата на Болцман; Т е температура. Тоа е оваа равенка која е основа на молекуларно-кинетичката теорија.

Просечната кинетичка енергија на молекулите на гасот

Бројни експерименти утврдиле дека просечната кинетичка енергија на молекулите на гасот при преносни движења за дадена температура е иста, и не зависи од природата на гасот. Покрај тоа, исто така беше откриено дека кога гасот се загрева за 1 ° C, SCE се зголемува за истата вредност. За да се каже поточно, оваа вредност е еднаква на: ΔЕ = 2,07 x 10 ^-23 J / ^o C. За да се пресмета она што е еднаква на просечната кинетичка енергија на молекулите на гасот во движењето на преносот, потребно е, покрај ова релативно количество, да знае барем уште еден Апсолутна вредност на енергијата на движењето на движењето. Во физиката, овие вредности се прилично прецизно определени за широк спектар на температури. На пример, на температура од t = 500 ^о С, кинетичката енергија на движењето на движењето на молекулата Ек = 1600 х 10 ^-23 J. Знаејќи ги 2-те вредности ( ΔЕ _к и Е _к ), можеме да ја пресметаме енергијата на движењето на молекулите на дадена температура и да ја решиме Обратниот проблем е да се одреди температурата од дадените вредности на енергијата.

Конечно, можеме да заклучиме дека просечната кинетичка енергија на молекулите, формулата Кој е даден погоре, зависи само од апсолутната температура (и за секоја агрегатна состојба на супстанции).

Закон за конзервација на вкупната механичка енергија

Студијата за движењето на телата под влијание на гравитацијата и еластичните сили покажа дека постои одредена физичка количина, која се нарекува потенцијална енергија Е _n ; Тоа зависи од координатите на телото, а неговата промена е изедначена со ICE, која се зема со спротивниот знак: ΔE _{n =} - ΔE _k . Значи, збирот на промени во CE и PE на телото кои се во интеракција со гравитационите сили и еластичните сили е 0 : ΔE _n + ΔE _k = 0. Силите кои зависат само од координатите на телото се нарекуваат конзервативни. Силите на атракција и еластичност се конзервативни сили. Збирот на кинетичките и потенцијалните енергии на телото е вкупната механичка енергија: E _n + E _k = E.

Овој факт, кој беше докажан од најточните експерименти,
Наречен законот за конзервација на механичка енергија . Ако телата комуницираат со сили кои зависат од брзината на релативното движење, механичката енергија во системот на интерактивни тела не е конзервирана. Примерот на силите од овој тип, кои се нарекуваат неконзервативни , се фрикциона сили. Ако силата на триење делува на телото, тогаш потребно е да се троши енергија за да се надминат, односно, дел од него се користи за изведување на работа против фрикционите сили. Сепак, кршењето на законот за зачувување на енергијата е само имагинарно, бидејќи тоа е посебен случај на општ закон за конзервација и трансформација на енергија. Енергијата на телата никогаш не исчезнува и не се појавува: таа се трансформира само од еден вид во друг. Овој закон на природата е многу важен, се спроведува насекаде. Тоа понекогаш се нарекува општ закон за конзервација и трансформација на енергија.

Односот помеѓу внатрешната енергија на телото, кинетичките и потенцијалните енергии

Внатрешната енергија (U) на телото е нејзината вкупна енергија на телото, минус CE на телото како целина и нејзиниот ЈЕ во надворешното поле на силите. Од ова можеме да заклучиме дека внатрешната енергија се состои од CE на хаотично движење на молекули, ПЕ интеракција меѓу нив и интрамолекуларна енергија. Внатрешната енергија е еднозначна функција на состојбата на системот, што укажува на следново: ако системот е во одредена држава, нејзината внатрешна енергија ги презема своите внатрешни вредности, без оглед на тоа што се случило претходно.

Релативизам

Кога брзината на телото е близу до брзината на светлината, кинетичката енергија се наоѓа според следната формула:

Кинетичката енергија на телото, чијашто формула е напишана погоре, исто така може да се пресмета врз основа на овој принцип:

Примери за проблеми во наоѓање на кинетичка енергија

1. Споредете ја кинетичката енергија на топче со тежина од 9 g со брзина од 300 m / s и човек со маса од 60 kg, кој работи со брзина од 18 km / h.

Значи, што ни е дадено: m ₁ = 0,009 kg; V ₁ = 300 m / s; M ₂ = 60 kg, V ₂ = 5 m / s.

Решение:

• Кинетичката енергија (формула): E _k = mv ² : 2.
• Ги имаме сите податоци за пресметување, и затоа го наоѓаме Е и за личноста и за топката.
• E _k1 = (0,009 kg x (300 m / s) ² ): 2 = 405 J;
• E _k2 = (60 kg x (5 m / s) ² ): 2 = 750 J.
• E _k1 < E _k2.

Одговор: Кинетичката енергија на топката е помала од онаа на личноста.

2. Телото со маса од 10 кг беше издигнато до височина од 10 метри, по што беше ослободено. Кој CE ќе има на височина од 5 метри? Отпорот на воздухот може да се занемари.

Значи, што ни е дадено: m = 10 кг; H = 10 m; H ₁ = 5 m; G = 9,81 N / kg. E _k1 -?

решение:

• Телото на дадената маса, се зголеми на одредена висина, потенцијалната енергија е: Е _p = mgh. Ако телото паѓа, тоа е на одредена висина h ₁ ќе имаат пот. енергија E = mgh _{барањето 1} и најблиските. енергија E _К1. Правилно да се најде на кинетичката енергија на формула, што е прикажано погоре, не работи, а со тоа и да го реши проблемот во согласност со следните алгоритам.
• Во овој чекор, ќе се користи законот на конзервација на енергија, а ние може да напише: Е _n1 + Е _k1 = E _n.
• Потоа e _К1 = E _n - E _n1 = mgh - mgh ₁ = mg (hh _1).
• Замена вредности во нашата формула, ние се добие: E = 10 x _К1 9,81 (10-5) = 490,5 Ј

Одговор: E _К1 = 490,5 Ј

3. близнак маса замаец со маса m и радиусот R, е обвиткана околу оската која поминува низ центарот. Завршувајќи аголната брзина на замаец - ω. Со цел да се запре на замаец на своите раб е стисната до кочница за чевли дејствува на него со сила F на _{триење.} Колку револуции ќе го направи замаец во состојба на мирување? Земе во предвид дека тежината на замаец е центриран на раб.

Значи, она што ни се дадени: m; R; ω; F _{триење.} N -?

решение:

• Во решавање на проблемот ќе се претпостави како импулс замаец врти хомогена тенка обрач со радиус R и маса m, која се претвора со аголна брзина ω.
• Кинетичката енергија на телото е еднаков на: E _a = (J ω ²⁾ 2, каде што J = R m ^2.
• Замаец престанува под услов дека сите нејзини потрошени на TBE работа за надминување на триење сила F _{триење генерирана} помеѓу педалата на сопирачката и на раб: _во Е = F _триење * _s, каде што s - е растојанието на сопирање, што е еднакво на 2 πRN.
• Затоа, F * 2 _триење πRN = (М R ² ω ²⁾ 2, каде што N = (m ω ² R): (4 π F пц).

Одговор: N = (mω ² R): (4πF _пц).

во заклучок

Енергија - е суштинска компонента во сите аспекти на животот, бидејќи без тоа, никој нема да биде во можност да настапи на работа, вклучувајќи ги и луѓето. Сметаме дека статијата што јасно покажа дека тоа е моќ, и детален опис на сите аспекти на еден од неговите компоненти - кинетичка енергија - ќе ви помогне да се разбере многуте процеси кои се случуваат на нашата планета. И како да се најде на кинетичка енергија, можете да научите од примерот на формули и решавање на проблеми од горенаведените.