Совет 1: Как найти механическую энергию

Механическая энергия бывает двух видов: кинетическая и потенциальная. Их сумма носит название полной механической энергии. Механическая энергия Е дает характеристику взаимодействия тел. Она является функцией взаимного расположения и скоростей.
Инструкция
1
Чтобы найти полную механическую энергию, выполните следующие действия. Определите кинетическую энергию. Определите потенциальную энергию. Сложите полученные результаты.
2
Кинетическая энергия - это энергия, которой обладает механическая система, и которая зависит от скоростей движения ее различных точек. Различают  кинетическую энергию вращательного или поступательного движения. Единица измерения энергии в системе СИ — Джоуль. Чтобы найти кинетическую энергию, нужно воспользоваться формулой: Ex= mv²/2, где: Ek  - кинетическая энергия, (дж); m – масса тела (кГ); v–скорость (м/с).
3
Кинетическая энергия рассматриваемого тела, которое движется со скоростью υ, показывает, какую работу, чтобы придать телу эту скорость, должна выполнить сила, воздействующая на тело, находящееся в покое. Чтобы определить потенциальную энергию, воспользуйтесь формулой: Ep = mgh, где: Ep - потенциальная энергия, (дж); g — ускорение свободного падения (м2); m– масса тела (кГ); h — высота центра масс тела над выбранным произвольно уровнем (м). Потенциальная энергия - это характеристика взаимодействия двух или больше тел или тела и какого-либо поля. Каждая физическая система в идеале стремится к положению с наименьшей или нулевой потенциальной энергией.
4
Если кинетическую энергию можно определить для отдельно взятого тела, то потенциальная энергия характеризует два или более тела или само положение тела по отношению к внешнему полю. Кинетическая энергия характеризуется скоростью; потенциальная — взаиморасположением тел. Зная массу тела, скорость его движения, а также высоту центра масс, несложно будет произвести вышеперечисленные расчеты и вычислить составляющие, из которых складывается полная энергия отдельно взятого тела.

Совет 2: Как найти кинетическую энергию

Кинетическая энергия – это энергия механической системы, которая зависит от скоростей движения каждой из ее точек. Другими словами, кинетическая энергия представляет собой разницу между полной энергией и энергией покоя рассматриваемой системы, та часть полной энергии системы, которая обусловлена движением. Кинетическая энергия делится на энергию поступательного и вращательного движения. Единицей измерения кинетической энергии в системе СИ является Джоуль.
Инструкция
1
В случае поступательного движения все точки системы (тела) имеют одинаковые скорости движения, которые равны скорости движения центра масс тела. При этом кинетическая энергия системы Тпост равна:
Tпост = ? (mk Vс2)/2,
где mk –масса тела, Vс – скорость центра масс.Таким образом, при поступательном движении тела кинетическая энергия равна произведению массы тела на квадрат скорости центра масс, деленному на два. При этом значение кинетической энергии не зависит от направления движения.
2
При вращательном движении, когда тело вращается вокруг какой либо оси Оz, скорость любой его точки определяет уравнение: Vk = ?hk, где hk - это расстояние данной точки до оси вращения, ? - угловая скорость тела. Если подставить уравнение, определяющее скорость точки в выражение и вынести общие множители за скобку, получим уравнение кинетической энергии системы при вращательном движении: Tвр = ? (mk ?2 hk2)/2 = ? (mk hk2) ?2/2Выражение, вынесенное в скобки, представляет собой момент инерции тела, относительно оси, вокруг которой происходит вращение тела. Отсюда получим: Tвр = (Iz ?2)/2, где Iz – момент инерции тела. Таким образом, при вращательном движении тела, его кинетическая энергия равна произведению момента инерции тела относительно оси вращения на квадрат его угловой скорости, деленному пополам. При этом направление вращения тела не влияет на значения его кинетической энергии.
3
В случае абсолютно твердого тела полная кинетическая энергия равна сумме кинетических энергий поступательного и вращательного движений:T = (mk Vc2)/2 + (Iz ?2)/2
Обратите внимание
Кинетическая энергия – всегда положительная величина.
Источники:
  • как находится энергия

Совет 3: Как найти энергию

Для определения кинетической энергии тела умножьте массу тела на квадрат его скорости и результат поделите на 2. Потенциальная энергия тела поднятого над поверхностью Земли равна произведению массы тела на высоту его подъема и ускорение свободного падения. Существует также потенциальная энергия упруго деформированного тела.
Вам понадобится
  • весы, прибор для определения скорости, линейка или рулетка
Инструкция
1
Определение кинетической энергии тела Измерьте массу тела в килограммах на весах или любым другим методом, например, с помощью взаимодействия с эталоном. После этого измерьте скорость тела. Если тело не движется, то его кинетическая энергия равна нулю. Мгновенную скорость измерьте с помощью спидометра, или специального радара. Чтобы найти постоянную скорость, расстояние, которое прошло тело, поделите на то время, которое оно находилось в пути. Если тело двигается равноускоренно из состояния покоя, то для нахождения скорости удвоенное расстояние, которое тело прошло за некоторое время, поделите на это время в секундах. Все расстояния измеряйте в метрах, а скорости в метрах в секунду. После этого значение скорости тела возведите в квадрат и умножьте на массу тела, а результат поделите на два и получите значение кинетической энергии в Джоулях.
2
Определение потенциальной энергии тела, поднятого над Землей Найдите массу тела в килограммах любым из описанных способов. После этого, измерьте высоту, на которую поднято тело, в метрах. Перемножьте полученные данные и еще умножьте их на ускорение свободного падения, которое составляет 9,81 м/с2. В результате получите потенциальную энергию тела, поднятого на некоторую высоту над поверхностью Земли в Джоулях.
3
Потенциальная энергия упруго деформированного телаИзмерьте жесткость деформированного тела, если она заранее неизвестна. Для этого с помощью динамометра деформируйте тело, изменив его размеры на некоторую длину. Динамометр покажет силу упругости, а деформацию измерьте с помощью линейки или рулетки. Поделив значение силы в Ньютонах на деформацию в метрах, получите значение жесткости. Для расчета энергии упруго деформированного тела, изменение размеров тела при деформации, измеренное в метрах, возводим в квадрат и умножаем на значение жесткости. Полученное число делим на 2.
4
Полная механическая энергия телаЕсли тело обладает одновременно и кинетической и потенциальной энергией, например, летящий самолет, то для нахождения полной механической энергии просто сложите их.
Видео по теме

Совет 4: 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.
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 5: 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.
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 6: Полная механическая энергия тел и систем

Механическая энергия является суммой энергии в системе или любой группе объектов, которые взаимодействуют на основе механических принципов. Это включает в себя как кинетический, так и потенциальный вид энергии. Гравитация, как правило, является единственной внешней силой, которая должна рассматриваться в этом случае. В химической системе силы взаимодействия между отдельными молекулами и атомами также должны быть приняты во внимание.

Общая концепция



Механическая энергия системы существует в кинетическом и потенциальном виде. Кинетическая энергия появляется, когда объект или система начинает двигаться. Потенциальная энергия возникает при взаимодействии объектов или систем друг с другом. Она не появляется и не исчезает бесследно и, зачастую, не зависит от работы. Однако она может переходить из одной формы в другую.

Например, шар для боулинга, находясь на уровне трех метров над землей, не имеет кинетической энергии, потому что он не двигается. У него есть большое количество потенциальной энергии (в этом случае, гравитационной энергии), которая будет преобразована в кинетическую, если шар начнет падать.

Знакомство с различными видами энергии начинается в средних классах школы. Детям, как правило, легче визуализировать и легко понять принципы механических систем, не вдаваясь в подробности. Основные расчеты в таких случаях могут быть сделаны без использования сложных вычислений. В большинстве простых физических задач, механическая система остается замкнутой и факторы, которые уменьшают значение общей энергии системы, не принимаются во внимание.

Механическая, химическая и ядерная энергия системы



Существует множество различных видов энергии, и иногда, может быть, трудно правильно отличить один из них от другого. Химическая энергия, например, представляет собой результата взаимодействия молекул веществ между собой. Ядерная энергия появляется во время взаимодействия между частицами в ядре атома. Механическая энергия, в отличие от других, как правило, не учитывает молекулярный состав объекта и учитывает только их взаимодействие на макроскопическом уровне.

Это приближение предназначено для упрощения расчетов механической энергии сложных систем. Объекты в этих системах обычно рассматриваются в виде однородных тел, а не как сумма миллиардов молекул. Расчет как кинетической, так и потенциальной энергии одного объекта является простой задачей. Расчет тех же видов энергии для миллиардов молекул будет крайне затруднительным. Без упрощения деталей в механической системе, ученые должны были бы изучить отдельные атомы, а также все взаимодействия и силы, существующие между ними. Этот подход, как правило, применяется в физике элементарных частиц.

Преобразование энергии



Механическая энергия может быть преобразована в другие виды энергии с использованием специального оборудования. Например, генераторы предназначены для превращения механической работы в электричество. Другие виды энергии также могут быть преобразованы в механическую энергию. Например, двигатель внутреннего сгорания в автомобиле преобразует химическую энергию топлива в механическую, используемую для движения.

Совет 7: Как в физике найти энергию

Энергия – физическое понятие, сопровождающее любое движение или деятельность. Этот параметр в условно замкнутой системе является неизменной величиной независимо от происходящих в ней взаимодействий между телами.
Инструкция
1
Любое движение или непосредственное взаимодействие физических тел сопровождается выделением, поглощением или передачей механической энергии. Элементы (тела) механической системы могут либо находиться в движении, либо в состоянии покоя. В первом случае говорят о кинетической энергии, во втором – о потенциальной. В сумме эти величины составляют полную механическую энергию системы:Σ E = Eкин + Епот.
2
Кинетическая энергия представляет собой работу силы, приложение которой придает ускорение точке от нулевой до конечной скорости, найти ее можно по формуле полупроизведения массы на квадрат скорости:Eкин = 1/2•m•v².
3
Если кинетическая составляющая механической энергии зависит от скорости, то потенциальная – от взаимного расположения тел в системе. Т.е. для того чтобы возникла эта энергия, в системе должно быть как минимум два элемента. Имеет смысл не то, чему равна эта величина, а как она изменяется. Тела, находящиеся в поле притяжения Земли, обладают потенциальной энергией:Eпот = m•g•h, где g – ускорение свободного падения, h – высота положения центра масс тела.
4
Сумма Σ E всегда является постоянной величиной. Этот закон соблюдается во всех механических системах независимо от ее масштабов, и заключается он в сохранении энергии.
5
Потенциальная энергия зависит не только от силы тяготения, она также сопровождает упругую деформацию физического тела, например, сжатия/растягивания пружины. При этом считается она по-другому, исходя из жесткости пружины k и ее удлинения x:Eкин = k•x²/2.
6
Электромагнитную энергию иногда разделяют на электрическую и магнитную, хотя в большинстве случаев они тесно взаимосвязаны. На самом деле под этим термином подразумевают плотность энергии электромагнитного поля, а общую энергию этого поля находят путем суммирования электрической и магнитной:Eэм = E•D/2 + H•B/2, где E и H – напряженности, а D и B – индукции электрического и магнитного полей соответственно.
7
Формула гравитационной энергии является следствием закона тяготения Ньютона, согласно которому на два тела, находящихся в поле Земли, действует гравитационная сила взаимодействия. При расчете энергии системы таких тел или элементарных частиц используются гравитационная постоянная G, расстояние между центрами масс R и, собственно, массы двух тел m1 и m2:Eграв = -G• (m1•m2)/R.
Видео по теме

Совет 8: Как рассчитать полную энергию

Полная механическая энергия тела – это сумма потенциальной и кинетической энергий, которые свойственны любому физическому телу в каждый момент времени. Их соотношение может изменяться, но сумма двух этих видов энергии всегда остается постоянной.
Инструкция
1
Вначале нужно посчитать потенциальную энергию тела, ее еще называют энергия покоя. Она вычисляется по формуле: P=m*g*h (произведение массы, высоты и ускорения свободного падения), где m – масса тела, g – ускорение свободного падения, равное 9,8Н/м, h – высота, на которую тело поднято над Землей. Если его удаленность от поверхности Земли, как точки опоры, равна 0, то потенциальная энергия тоже равна 0. Таким образом, если тело подвешено над поверхностью на определенной высоте, то оно имеет положительную потенциальную энергию. Если оно находится ниже поверхности, то есть, под Землей, то его потенциальная энергия отрицательна (ведь на его подъем на нулевую высоте потребуется дополнительные затраты энергии).
2
Кинетическая – это энергия движения тела, то есть, она есть только у перемещающихся объектов (имеющих скорость). Формула вычисления следующая: E=m*V^2/2 (произведение массы тела на квадрат его скорости, деленное на 2), где m – масса тела, V – скорость, которую имеет тело в момент вычисления. Если тело неподвижно закреплено на подвесе, или оно покоится на опоре, то кинетическая энергия равна 0, так как скорость отсутствует. Чем больше скорость и масса тела, тем больше его кинетическая энергия.
3
Чтобы найти полную энергию, нужно сложить кинетическую и потенциальную. Формула следующая: Eп=P+E=m*g*h + m*V^2/2. Обычно физическое тело находится в состоянии покоя, но удалено от Земли, так что оно имеет только потенциальную энергию, кинетическая равна 0 (например, подвешенный груз). Движущееся по поверхности Земли тело имеет только кинетическую энергию, потенциальная равна 0 (например, едущий автомобиль). Но если тело находится в полете, то значение обоих видов энергии – ненулевое.
Полезный совет
Энергия – это скалярная физическая величина, которая характеризует всевозможные формы движения материи, а также ее переход из одной формы в другую. Для замкнутой механической системы работает закон сохранения энергии. Формула вычисления полного ее значение как раз является одним из свойств этого закона. Единица измерения энергии – Джоуль. Дж = кг*м^2*с^2 (килограмм на метр в квадрате на секунду в квадрате) = Н*м (Ньютон на метр).
Видео по теме
Поиск
Совет полезен?
Добавить комментарий к статье
Осталось символов: 500
к
Honor 6X Premium
новая премиальная версия
узнать больше