Совет 1: Как найти полную энергию

В одном и том же теле энергия может храниться одновременно в нескольких формах. Форма всех его энергий, выраженных во всех формах, называется полной энергией. Некоторые процессы протекают таким образом, что в их ходе полная энергия тела почти не изменяется, а изменяется лишь соотношение видов энергии в нем.
Как найти полную энергию
Инструкция
1
Энергией называется величина, характеризующая движения тел и их совместное взаимодействие. В зависимости от вида движения энергия принимает различные формы: кинетическую, потенциальную, внутреннюю, электромагнитную, и т.д. Однако, в большинстве задач по динамике и кинематике рассматривают кинетическую и потенциальную энергии. Сумма этих двух величин составляет полную энергию, которую и требуется найти во многих таких задачах.
2
Для того чтобы найти полную энергию, как указано выше, необходимо вначале вычислить отдельно как кинетическую, так и потенциальную энергию. Кинетическая энергия - это энергия механического движения системы. Скорость движения при этом является основополагающей величиной, и чем она больше, тем больше кинетическая энергия тела. Ниже указана формула для вычисления кинетической энергии:E=mv^2 /2, где m- масса тела, кг, v - скорость движущегося тела, м/с.Из данной формулы можно сделать вывод, что значение кинетической энергии зависит не только от скорости, но и от массы. Груз большей массы при той же скорости обладает большей энергией.
3
Потенциальную энергию также называют энергией покоя. Это механическая энергия нескольких тел, характеризующаяся взаимодействием их сил. Величина потенциальной энергии находится исходя из массы тела, однако, в отличие от предыдущего случая, оно никуда не перемещается, то есть, его скорость равна нулю. Наиболее распространен случай, когда тело висит над поверхностью Земли в состоянии покоя. При этом формула потенциальной энергии будет иметь вид:P=mgh, где m - масса тела кг, а h - высота, на которой находится тело, м.Следует также обратить внимание, что потенциальная энергия не всегда имеет положительное значение. Если, например, необходимо определить узнать потенциальную энергию тела, находящегося под землей, то она примет отрицательное значение:P=-mgh
4
Полная энергия является результатом суммирования кинетической и потнециальной. Поэтому формулу для ее вычисления можно записать следующим образом: Eo=E+P=mv^2/2+mgh.В частности, обоими видами энергии одновременно обладает летящее тело, причем, соотношение между ними в ходе разных фаз полета изменяется. В нулевой точке отсчета преобладает кинетическая энергия, затем по мере полета часть ее преобразуется в потенциальную, а в конце полета снова начинает преобладать кинетическая.
Видео по теме

Совет 2 : Как определить полную энергию

Чтобы определить полную энергию движения физического тела или взаимодействия элементов механической системы, нужно сложить величины кинетической и потенциальной энергии. Согласно закону сохранения эта сумма не изменяется.
Как определить полную энергию
Инструкция
1
Энергия – физическое понятие, характеризующее способность тел некоторой замкнутой системы совершать определенную работу. Механическая энергия сопровождает любое движение или взаимодействие, может передаваться от одного тела к другому, выделяясь или поглощаясь. Она напрямую зависит от действующих в системе сил, их величин и направлений.
2
Кинетическая энергия Екин равна работе движущей силы, которая сообщает ускорение материальной точке от состояния покоя до приобретения определенной скорости. При этом тело получает запас работы, равный половине произведения массы m на квадрат скорости v²:Eкин = m•v²/2.
3
Элементы механической системы не всегда находятся в движении, им свойственно также состояние покоя. В это время возникает потенциальная энергия. Эта величина зависит не от скорости движения, а от положения тела или расположения тел друг относительно друга. Она прямо пропорциональна высоте h, на которой находится тело над поверхностью земли. Фактически потенциальная энергия сообщается системе силой тяготения, возникающей между телами или между телом и землей:Епот = m•g•h, где g – постоянная величина, ускорение свободного падения.
4
Кинетическая и потенциальная энергия уравновешивают друг друга, поэтому их сумма всегда постоянна. Существует закон сохранения энергии, согласно которому полная энергия всегда остается постоянной. Другими словами, она не может возникнуть из пустоты или исчезнуть в никуда. Чтобы определить полную энергию, следует объединить приведенные формулы:Епол = m•v²/2 + m•g•h = m•(v²/2 + g•h).
5
Классическим примером сохранения энергии является математический маятник. Приложенная сила сообщает работу, которая заставляет маятник раскачиваться. Постепенно потенциальная энергия, образованная в поле силы тяжести, принуждает его уменьшить амплитуду колебаний и, в конце концов, остановиться.

Совет 3 : Кинетическая энергия vs потенциальная энергия

Кинетическая и потенциальная энергии являются характеристиками взаимодействия и движения тел, а также их способности совершать изменения во внешней среде. Кинетическая энергия может определяться для одного тела относительно другого, в то время как потенциальная всегда описывает взаимодействие нескольких объектов и зависит от расстояния между ними.
Кинетическая энергия vs потенциальная энергия

Кинетическая энергия



Кинетической энергией тела называют физическую величину, которая равна половине произведения массы тела на его скорость в квадрате. Это энергия движения, она эквивалентна той работе, которую должна совершить сила, приложенная к телу в состоянии покоя, для того, чтобы сообщить ему заданную скорость. После удара кинетическая энергия может преобразоваться в иной вид энергии, например, в звуковую, световую или тепловую.

Утверждение, которое называют теоремой о кинетической энергии, говорит о том, что ее изменение является работой равнодействующей силы, приложенной к телу. Данная теорема справедлива всегда, даже если тело движется под действием непрерывно меняющейся силы, а ее направление не совпадает с направлением его перемещения.

Потенциальная энергия



Потенциальная энергия определяется не скоростью, а взаимным положением тел, например, относительно Земли. Данное понятие может быть введено только для тех сил, работа которых не зависит от траектории движения тела, а определяется только его начальным и конечным положениями. Такие силы называют консервативными, их работа равна нулю, если тело перемещается по замкнутой траектории.

Консервативные силы и потенциальная энергия



Сила тяжести и сила упругости являются консервативными, для них можно ввести понятие потенциальной энергии. Физический смысл имеет не сама потенциальная энергия, а ее изменение при перемещении тела из одного положения в другое.

Изменение потенциальной энергии тела в поле силы тяжести, взятое с противоположным знаком, равно работе, которую совершает сила для перемещения тела. При упругой деформации потенциальная энергия зависит от взаимодействия частей тела друг с другом. Обладая определенным запасом потенциальной энергии, сжатая или растянутая пружина может привести в движение тело, которое к ней прикреплено, то есть сообщить ему кинетическую энергию.

Помимо сил упругости и тяжести свойством консервативности обладают другие виды сил, например, сила электростатического взаимодействия заряженных тел. Для силы трения понятие потенциальной энергии нельзя ввести, ее работа будет зависеть от пройденного пути.
Источники:
  • Физикон, Кинетическая и потенциальная энергии
Совет полезен?
Поиск
Добавить комментарий к статье
Осталось символов: 500