მოკლედ კინეტიკური და პოტენციური ენერგია. Კინეტიკური ენერგია. კინეტიკური ენერგიის თვისებები
1. ქვა, რომელიც გარკვეული სიმაღლიდან დედამიწაზე ვარდება, ტოვებს ნაკბენს დედამიწის ზედაპირზე. დაცემის დროს ის აკეთებს სამუშაოს ჰაერის წინააღმდეგობის დასაძლევად, ხოლო მიწასთან შეხების შემდეგ სამუშაოს ასრულებს ნიადაგის წინააღმდეგობის ძალის დასაძლევად, რადგან მას აქვს ენერგია. თუ ჰაერს საცობით დახურულ ქილაში ჩაატარებთ, მაშინ გარკვეული ჰაერის წნევის დროს კორპის საცობი ჭურჭლიდან გამოფრინდება, ხოლო ჰაერი შეასრულებს სამუშაოს დაძლიოს კორპის ხახუნი ქილის კისერთან, იმის გამო. ის ფაქტი, რომ ჰაერს აქვს ენერგია. ამრიგად, სხეულს შეუძლია შეასრულოს მუშაობა, თუ მას აქვს ენერგია. ენერგია აღინიშნება ასო \ (E \). სამუშაო ერთეული - \ (\) = 1 ჯ.
სამუშაოს შესრულებისას იცვლება სხეულის მდგომარეობა და იცვლება მისი ენერგია. ენერგიის ცვლილება უდრის სრულყოფილ სამუშაოს: \ (E = A \).
2. პოტენციური ენერგია არის სხეულების ან სხეულის ნაწილების ურთიერთქმედების ენერგია, მათი ურთიერთმდებარეობიდან გამომდინარე.
ვინაიდან სხეულები ურთიერთობენ დედამიწასთან, მათ აქვთ დედამიწასთან ურთიერთქმედების პოტენციური ენერგია.
თუ \ (m \) მასის სხეული ეცემა \ (h_1 \) სიმაღლეზე \ (h_2 \), მაშინ სიმძიმის მუშაობა \ (F_t \) განყოფილებაში \ (h = h_1- h_2 \) უდრის: \ (A = F_th = მგსთ = მგ (h_1 - h_2) \)ან \ (A = mgh_1 - mgh_2 \) (სურ. 48).
მიღებულ ფორმულაში \ (mgh_1 \) ახასიათებს სხეულის საწყის პოზიციას (მდგომარეობას), \ (mgh_2 \) ახასიათებს სხეულის საბოლოო პოზიციას (მდგომარეობას). რაოდენობა \ (mgh_1 = E_ (n1) \) არის სხეულის პოტენციური ენერგია საწყის მდგომარეობაში; რაოდენობა \ (mgh_2 = E_ (n2) \) არის სხეულის პოტენციური ენერგია საბოლოო მდგომარეობაში.
ამრიგად, მიზიდულობის ძალის მოქმედება უდრის სხეულის პოტენციური ენერგიის ცვლილებას. ნიშანი "-" ნიშნავს, რომ როდესაც სხეული მოძრაობს ქვევით და, შესაბამისად, როდესაც გრავიტაციის ძალა ასრულებს დადებით მუშაობას, სხეულის პოტენციური ენერგია მცირდება. თუ სხეული მაღლა იწევს, მაშინ გრავიტაციის მუშაობა უარყოფითია და სხეულის პოტენციური ენერგია იზრდება.
თუ სხეული დედამიწის ზედაპირთან შედარებით გარკვეულ სიმაღლეზეა \ (h\), მაშინ მისი პოტენციური ენერგია შედის ამ სახელმწიფოსუდრის \ (E_п = mgh \). პოტენციური ენერგიის ღირებულება დამოკიდებულია იმაზე, თუ რა დონეზეა იგი იზომება. დონე, რომელზეც პოტენციური ენერგია ნულის ტოლია, ეწოდება ნულოვანი დონე.
კინეტიკური ენერგიისგან განსხვავებით, მოსვენებულ სხეულებს აქვთ პოტენციური ენერგია. ვინაიდან პოტენციური ენერგია ურთიერთქმედების ენერგიაა, ის ეხება არა ერთ სხეულს, არამედ ურთიერთმოქმედ სხეულთა სისტემას. ვ ამ შემთხვევაშიეს სისტემა შედგება დედამიწისა და მასზე აწეული სხეულისგან.
3. ელასტიურად დეფორმირებულ სხეულებს აქვთ პოტენციური ენერგია. დავუშვათ, ზამბარის მარცხენა ბოლო დამაგრებულია და ზამბარის მარჯვენა ბოლოზე დამაგრებულია წონა. თუ ზამბარა შეკუმშულია მისი მარჯვენა ბოლოს \ (x_1 \) გადაადგილებით, მაშინ ზამბარს ექნება დრეკადი ძალა \ (F_ (upr1) \), მიმართული მარჯვნივ (ნახ. 49).
თუ ახლა ზამბარას თავისთვის დავტოვებთ, მაშინ მისი მარჯვენა ბოლო გადავა, ზამბარის გახანგრძლივება იქნება \ (x_2 \), ხოლო დრეკადობის ძალა \ (F_ (upr2) \).
დრეკადობის ძალის მუშაობა არის
\ [A = F_ (cf) (x_1-x_2) = k / 2 (x_1 + x_2) (x_1-x_2) = kx_1 ^ 2/2-kx_2 ^ 2/2 \]
\ (Kx_1 ^ 2/2 = E_ (n1) \) არის წყაროს პოტენციური ენერგია საწყის მდგომარეობაში, \ (kx_2 ^ 2/2 = E_ (n2) \) არის ზამბარის პოტენციური ენერგია საბოლოო მდგომარეობაში. სახელმწიფო. დრეკადობის ძალის მუშაობა ტოლია ზამბარის პოტენციური ენერგიის ცვლილებას.
შეგიძლიათ დაწეროთ \ (A = E_ (n1) -E_ (n2) \), ან \ (A = - (E_ (n2) -E_ (n1)) \), ან \ (A = -E_ (n) \ ).
ნიშანი „-“ გვიჩვენებს, რომ ზამბარის დაჭიმვის და შეკუმშვისას, ელასტიური ძალა ასრულებს უარყოფით მუშაობას, ზამბარის პოტენციური ენერგია იზრდება, ხოლო როდესაც ზამბარა გადადის წონასწორობის მდგომარეობაში, დრეკადობის ძალა მუშაობს დადებითად, ხოლო პოტენციალი. ენერგია მცირდება.
თუ ზამბარა დეფორმირებულია და მისი ხვეულები გადაადგილებულია წონასწორობის პოზიციის მიმართ მანძილით \ (x\), მაშინ ზამბარის პოტენციური ენერგია ამ მდგომარეობაში არის \ (E_п = kx ^ 2/2 \).
4. მოძრავ სხეულებს ასევე შეუძლიათ სამუშაოს შესრულება. მაგალითად, მოძრავი დგუში შეკუმშავს გაზს ცილინდრში, მოძრავი ჭურვი ხვრეტავს სამიზნეს და ა.შ. ამიტომ მოძრავ სხეულებს აქვთ ენერგია. ენერგია, რომელსაც ფლობს მოძრავი სხეული ე.წ კინეტიკური ენერგია ... კინეტიკური ენერგია \ (E_k \) დამოკიდებულია სხეულის მასაზე და მის სიჩქარეზე \ (E_k = mv ^ 2/2 \). ეს გამომდინარეობს სამუშაო ფორმულის ტრანსფორმაციისგან.
სამუშაო \ (A = FS \). სიძლიერე \ (F = ma \). ამ გამოთქმის სამუშაო ფორმულაში ჩანაცვლებით, მივიღებთ \ (A = maS \). ვინაიდან \ (2aS = v ^ 2_2-v ^ 2_1 \), მაშინ \ (A = m (v ^ 2_2-v ^ 2_1) / 2 \) ან \ (A = mv ^ 2_2 / 2- mv ^ 2_1 / 2 \), სადაც \ (mv ^ 2_1 / 2 = E_ (k1) \) არის სხეულის კინეტიკური ენერგია პირველ მდგომარეობაში, \ (mv ^ 2_2 / 2 = E_ (k2) \) არის კინეტიკური ენერგიის სხეულები მეორე სახელმწიფო. ამრიგად, ძალის მოქმედება უდრის სხეულის კინეტიკური ენერგიის ცვლილებას: \ (A = E_ (k2) -E_ (k1) \), ან \ (A = E_k \). ეს განცხადება - კინეტიკური ენერგიის თეორემა.
თუ ძალა დადებითად მუშაობს, მაშინ სხეულის კინეტიკური ენერგია იზრდება, თუ ძალის მოქმედება უარყოფითია, მაშინ სხეულის კინეტიკური ენერგია მცირდება.
5. სრული მექანიკური ენერგია\ (E \) სხეულები - ფიზიკური რაოდენობა, მისი პოტენციალის \ (E_n \) და კინეტიკური \ (E_n \) ენერგიის ჯამის ტოლია: \ (E = E_n + E_k \).
დაე, სხეული ვერტიკალურად დაეცეს ქვემოთ და A წერტილში არის \ (h_1 \) სიმაღლეზე დედამიწის ზედაპირთან შედარებით და აქვს სიჩქარე \ (v_1 \) (ნახ. 50). B წერტილში სხეულის სიმაღლე \ (h_2 \) და სიჩქარე \ (v_2 \) შესაბამისად, A წერტილში სხეულს აქვს პოტენციური ენერგია \ (E_ (n1) \) და კინეტიკური ენერგია \ (E_ (k1) \ ), ხოლო B წერტილში - პოტენციური ენერგია \ (E_ (n2) \) და კინეტიკური ენერგია \ (E_ (k2) \).
როდესაც სხეული A წერტილიდან B წერტილამდე მოძრაობს, გრავიტაცია ასრულებს A-ს ტოლ სამუშაოს. როგორც ნაჩვენებია, \ (A = - (E_ (n2) -E_ (n1)) \), ასევე \ (A = E_ ( k2) -E_ (k1) \). ამ თანასწორობის მარჯვენა გვერდების გათანაბრებისას მივიღებთ: \ (- (E_ (n2) -E_ (n1)) = E_ (k2) -E_ (k1) \)Საიდან \ (E_ (k1) + E_ (n1) = E_ (n2) + E_ (k2) \)ან \ (E_1 = E_2 \).
ეს თანასწორობა გამოხატავს მექანიკური ენერგიის შენარჩუნების კანონს: შენარჩუნებულია სხეულთა დახურული სისტემის მთლიანი მექანიკური ენერგია, რომელთა შორისაც მოქმედებს კონსერვატიული ძალები (გრავიტაციული ან დრეკადი ძალები).
რეალურ სისტემებში მოქმედებს ხახუნის ძალები, რომლებიც არ არის კონსერვატიული, შესაბამისად, ასეთ სისტემებში მთლიანი მექანიკური ენერგია არ არის დაცული, ის იქცევა შინაგან ენერგიად.
Ნაწილი 1
1. ეს ორი სხეული დედამიწის ზედაპირიდან ერთსა და იმავე სიმაღლეზეა. ერთი სხეულის მასა \ (m_1 \) სამჯერ მეტია სხვა სხეულის მასაზე \ (m_2 \). პოტენციური ენერგია დედამიწის ზედაპირთან შედარებით
1) პირველი სხეული 3-ჯერ აღემატება მეორე სხეულის პოტენციურ ენერგიას
2) მეორე სხეული 3-ჯერ აღემატება პირველ სხეულს პოტენციურ ენერგიას
3) პირველი სხეული 9-ჯერ აღემატება მეორე სხეულის პოტენციურ ენერგიას
4) მეორე სხეული 9-ჯერ აღემატება პირველ სხეულს პოტენციურ ენერგიას
2. შეადარე პოტენციური ენერგიაბურთი დედამიწის პოლუსზე \ (E_n \) და მოსკოვის \ (E_m \) განედზე, თუ ის დედამიწის ზედაპირთან შედარებით იმავე სიმაღლეზეა.
1) \ (E_n = E_m \)
2) \ (E_n> E_m \)
3) \ (E_п
3. სხეული ვერტიკალურად ზევით არის გადაყრილი. მისი პოტენციური ენერგია
1) იგივეა სხეულის მოძრაობის ნებისმიერ მომენტში
2) მაქსიმალური მოძრაობის დაწყების მომენტში
3) არის მაქსიმალური ტრაექტორიის ზედა წერტილში
4) მინიმალურია ტრაექტორიის ზედა წერტილში
4. როგორ შეიცვლება ზამბარის პოტენციური ენერგია, თუ მისი დაგრძელება 4-ჯერ შემცირდება?
1) გაიზრდება 4-ჯერ
2) გაიზრდება 16-ჯერ
3) შემცირდება 4-ჯერ
4) 16-ჯერ შემცირება
5. 1 მ სიმაღლის მაგიდაზე დაწოლილი 150 გ წონით ვაშლი მაგიდასთან შედარებით 10 სმ-ით იყო აწეული.რა არის ვაშლის პოტენციური ენერგია იატაკთან შედარებით?
1) 0.15 ჯ
2) 0.165 ჯ
3) 1,5 ჯ
4) 1.65 ჯ
6. მოძრავი სხეულის სიჩქარე 4-ჯერ შემცირდა. უფრო მეტიც, მისი კინეტიკური ენერგია
1) გაიზარდა 16-ჯერ
2) შემცირდა 16-ჯერ
3) გაიზარდა 4-ჯერ
4) შემცირდა 4-ჯერ
7. ორი სხეული ერთი და იგივე სიჩქარით მოძრაობს. მეორე სხეულის მასა 3-ჯერ აღემატება პირველს. ამ შემთხვევაში მეორე სხეულის კინეტიკური ენერგია
1) 9-ჯერ მეტი
2) 9-ჯერ ნაკლები
3) 3-ჯერ მეტი
4) 3-ჯერ ნაკლები
8. სხეული იატაკზე ეცემა მასწავლებლის საჩვენებელი მაგიდის ზედაპირიდან. (არ გაითვალისწინეთ ჰაერის წინააღმდეგობა.) სხეულის კინეტიკური ენერგია
1) მინიმალურია იატაკის ზედაპირზე მიღწევის მომენტში
2) მინიმალურია მოძრაობის დაწყების მომენტში
3) იგივეა სხეულის მოძრაობის ნებისმიერ მომენტში
4) მაქსიმალური მოძრაობის დაწყების მომენტში
9. მაგიდიდან იატაკზე დავარდნილ წიგნს იატაკზე შეხების მომენტში გააჩნდა 2,4 ჯ კინეტიკური ენერგია, მაგიდის სიმაღლე იყო 1,2 მ. რა წონაა წიგნი? ჰაერის წინააღმდეგობის უგულებელყოფა.
1) 0,2 კგ
2) 0,288 კგ
3) 2.0 კგ
4) 2,28 კგ
10. რა სიჩქარით უნდა ააგდონ 200 გ მასის სხეული დედამიწის ზედაპირიდან ვერტიკალურად ზემოთ ისე, რომ მისი პოტენციური ენერგია მოძრაობის უმაღლეს წერტილში იყოს 0,9 ჯ? ჰაერის წინააღმდეგობის უგულებელყოფა. გაზომეთ სხეულის პოტენციური ენერგია დედამიწის ზედაპირიდან.
1) 0,9 მ/წმ
2) 3.0 მ/წმ
3) 4,5 მ/წმ
4) 9.0 მ/წმ
11. დააყენეთ კორესპონდენცია ფიზიკურ რაოდენობას (მარცხენა სვეტი) და ფორმულას შორის, რომლითაც იგი გამოითვლება (მარჯვენა სვეტი). პასუხში ზედიზედ ჩაწერეთ არჩეული პასუხების რიცხვები.
ფიზიკური რაოდენობა
ა. სხეულის ურთიერთქმედების პოტენციური ენერგია დედამიწასთან
B. კინეტიკური ენერგია
ბ. დრეკადობის დეფორმაციის პოტენციური ენერგია
ენერგეტიკის ცვლილების ბუნება
1) \ (E = mv ^ 2/2 \)
2) \ (E = kx ^ 2/2 \)
3) \ (E = მგ/სთ \)
12. ბურთი ვერტიკალურად ზევით დააგდეს. დაადგინეთ კორესპონდენცია ბურთის ენერგიას (მარცხენა სვეტი) და მისი ცვლილების ბუნებას (მარჯვენა სვეტი) შორის დინამომეტრის ზამბარის დაჭიმვისას. პასუხში ზედიზედ ჩაწერეთ არჩეული პასუხების რიცხვები.
ფიზიკური რაოდენობა
ა. პოტენციური ენერგია
B. კინეტიკური ენერგია
B. მთლიანი მექანიკური ენერგია
ენერგეტიკის ცვლილების ბუნება
1) მცირდება
2) მატულობს
3) არ იცვლება
Მე -2 ნაწილი
13. ტყვია, რომლის წონაა 10 გ, მოძრაობდა 700 მ/წმ სიჩქარით, 2,5 სმ სისქის დაფას ხვრიტა და დაფიდან გასვლისას ჰქონდა 300 მ/წმ სიჩქარე. განსაზღვრეთ საშუალო წინააღმდეგობის ძალა, რომელიც მოქმედებს ტყვიაზე დაფაზე.
პასუხები
ჩვენს ირგვლივ სამყარო მუდმივ მოძრაობაშია. ნებისმიერ სხეულს (ობიექტს) შეუძლია შეასრულოს გარკვეული სამუშაო, თუნდაც ის მოსვენებულ მდგომარეობაში იყოს. მაგრამ ნებისმიერი პროცესი მოითხოვს გარკვეული ძალისხმევა, ზოგჯერ მნიშვნელოვანი.
ბერძნულიდან თარგმნილი ეს ტერმინი ნიშნავს "აქტიურობას", "ძლიერებას", "ძალას". ყველა პროცესი დედამიწაზე და ჩვენი პლანეტის გარეთ ხდება ამ ძალის გამო, რომელსაც ფლობს მიმდებარე ობიექტები, სხეულები, ობიექტები.
კონტაქტში
მრავალფეროვნებას შორის, არსებობს ამ ძალის რამდენიმე ძირითადი ტიპი, რომლებიც ძირითადად განსხვავდება მათი წყაროებით:
- მექანიკური - ეს ტიპი დამახასიათებელია ვერტიკალურ, ჰორიზონტალურ ან სხვა სიბრტყეში მოძრავი სხეულებისთვის;
- სითბო - გამოიყოფა შედეგად მოუწესრიგებელი მოლეკულებინივთიერებებში;
- - ამ ტიპის წყაროა დამუხტული ნაწილაკების მოძრაობა გამტარებსა და ნახევარგამტარებში;
- სინათლე - ის ტრანსპორტირდება სინათლის ნაწილაკებით - ფოტონები;
- ბირთვული - წარმოიქმნება მძიმე ელემენტების ატომების ბირთვების სპონტანური ჯაჭვის დაშლის შედეგად.
ამ სტატიაში განხილული იქნება თუ რა არის ობიექტების მექანიკური ძალა, რისგან შედგება, რაზეა დამოკიდებული და როგორ გარდაიქმნება იგი სხვადასხვა პროცესის დროს.
ამ ტიპის ობიექტების წყალობით, სხეულები შეიძლება იყვნენ მოძრაობაში ან მოსვენებულ მდგომარეობაში. ასეთი აქტივობების შესაძლებლობა ყოფნის გამოორი ძირითადი კომპონენტი:
- კინეტიკური (Ek);
- პოტენციალი (En).
ეს არის კინეტიკური და პოტენციური ენერგიების ჯამი, რომელიც განსაზღვრავს მთელი სისტემის საერთო რიცხვით მაჩვენებელს. ახლა იმის შესახებ, თუ რა ფორმულები გამოიყენება თითოეული მათგანის გამოსათვლელად და როგორ იზომება ენერგია.
როგორ გამოვთვალოთ ენერგია
კინეტიკური ენერგია ნებისმიერი სისტემის მახასიათებელია, რომელიც მოძრაობაშია... მაგრამ როგორ უნდა იპოვოთ კინეტიკური ენერგია?
ამის გაკეთება მარტივია, რადგან კინეტიკური ენერგიის გამოთვლის ფორმულა ძალიან მარტივია:
სპეციფიკური მნიშვნელობა განისაზღვრება ორი ძირითადი პარამეტრით: სხეულის მოძრაობის სიჩქარე (V) და მისი მასა (მ). რაც უფრო მეტია ეს მახასიათებლები, მით უფრო დიდი მნიშვნელობა აქვს აღწერილი ფენომენს სისტემას.
მაგრამ თუ ობიექტი არ მოძრაობს (ე.ი. v = 0), მაშინ კინეტიკური ენერგია ნულის ტოლია.
Პოტენციური ენერგია – ეს მახასიათებელია იმის მიხედვით ორგანოების პოზიციები და კოორდინატები.
ნებისმიერი სხეული ექვემდებარება გრავიტაციას და ელასტიურ ძალებს. ობიექტების ასეთი ურთიერთქმედება ყველგან შეიმჩნევა, ამიტომ სხეულები მუდმივ მოძრაობაში არიან, ცვლიან კოორდინატებს.
დადგენილია, რომ რაც უფრო მაღალია ობიექტი დედამიწის ზედაპირიდან, რაც უფრო დიდია მისი მასა, მით მეტია ამის მაჩვენებელი. სიდიდე მას გააჩნია.
ამრიგად, პოტენციური ენერგია დამოკიდებულია მასაზე (მ), სიმაღლეზე (სთ). g-ის მნიშვნელობა არის სიმძიმის გამო აჩქარება, ტოლია 9,81 მ/წ2. მისი რაოდენობრივი მნიშვნელობის გამოთვლის ფუნქცია ასე გამოიყურება:
SI სისტემაში ამ ფიზიკური სიდიდის საზომი ერთეულია ჯული (1 ჯ)... ეს არის ზუსტად რამდენი ძალისხმევაა საჭირო სხეულის 1 მეტრით გადაადგილებისთვის, 1 ნიუტონის ძალისხმევის გამოყენებისას.
Მნიშვნელოვანი!ჯოული, როგორც საზომი ერთეული, დამტკიცდა ელექტრიკოსთა საერთაშორისო კონგრესზე, რომელიც ჩატარდა 1889 წელს. ამ დრომდე ბრიტანეთის თერმული ერთეული BTU იყო გაზომვის სტანდარტი, რომელიც ამჟამად გამოიყენება თერმული დანადგარების სიმძლავრის დასადგენად.
კონსერვაციისა და ტრანსფორმაციის საფუძვლები
ფიზიკის საფუძვლებიდან ცნობილია, რომ ნებისმიერი ობიექტის მთლიანი ძალა, განურჩევლად მისი ყოფნის დროისა და ადგილისა, ყოველთვის რჩება მუდმივი, გარდაიქმნება მხოლოდ მისი მუდმივი კომპონენტები (En) და (Ek).
პოტენციური ენერგიის კინეტიკურზე გადასვლადა პირიქით ხდება გარკვეულ პირობებში.
მაგალითად, თუ ობიექტი არ მოძრაობს, მაშინ მისი კინეტიკური ენერგია ნულის ტოლია და მის მდგომარეობაში იქნება მხოლოდ პოტენციური კომპონენტი.
პირიქით, რა არის ობიექტის პოტენციური ენერგია, მაგალითად, როდესაც ის ზედაპირზეა (h = 0)? რა თქმა უნდა, ეს არის ნულოვანი და სხეულის E შედგება მხოლოდ მისი კომპონენტისგან ეკ.
მაგრამ პოტენციური ენერგია არის მამოძრავებელი ძალა... როგორც კი სისტემა გარკვეულ სიმაღლეზე აიწევს, შემდეგ რამისი En მაშინვე დაიწყებს ზრდას და ეკი ასეთი რაოდენობით, შესაბამისად, შემცირდება. ეს ნიმუში ჩანს ზემოთ მოცემულ ფორმულებში (1) და (2).
სიცხადისთვის მოვიყვანთ მაგალითს ნასროლი ქვით ან ბურთით. ფრენის დროს თითოეულ მათგანს გააჩნია როგორც პოტენციური, ასევე კინეტიკური კომპონენტები. თუ ერთი იზრდება, მაშინ მეორე მცირდება იმავე რაოდენობით.
ობიექტების ფრენა ზევით გრძელდება მხოლოდ მანამ, სანამ არის საკმარისი რეზერვი და ძალა მოძრაობის კომპონენტში Ek. როგორც კი ამოიწურება, დაცემა იწყება.
მაგრამ რისი ტოლია ობიექტების პოტენციური ენერგია უმაღლეს წერტილში, ძნელი მისახვედრი არ არის. ეს არის მაქსიმალური.
როდესაც ისინი დაეცემა, პირიქით ხდება. როდესაც ის მიწას ეხება, კინეტიკური ენერგიის დონე მაქსიმუმზეა.
ᲙᲘᲜᲔᲢᲘᲙᲣᲠᲘ ᲔᲜᲔᲠᲒᲘᲐ
ᲙᲘᲜᲔᲢᲘᲙᲣᲠᲘ ᲔᲜᲔᲠᲒᲘᲐ, ენერგია, რომელსაც ფლობს მოძრავი ობიექტი. იღებს მას მოძრაობის დაწყებით. დამოკიდებულია ობიექტის მასაზე () და მის სიჩქარეზე ( ვ), თანასწორობის მიხედვით: კ.ე. = 1/2 მვ 2. ზემოქმედების შემდეგ ის გარდაიქმნება ენერგიის სხვა ფორმად, როგორიცაა სითბო, ხმა ან სინათლე. იხილეთ ასევეᲞᲝᲢᲔᲜᲪᲘᲣᲠᲘ ᲔᲜᲔᲠᲒᲘᲐ.
Კინეტიკური ენერგია. მოძრავ სატვირთო მანქანას აქვს კინეტიკური ენერგია (A). სიჩქარის გასაზრდელად მას სჭირდება დამატებითი ენერგიით მიწოდება, საკმარისი იმისათვის, რომ გადალახოს ხახუნი და ჰაერის წინააღმდეგობა და გაზარდოს სიჩქარე. სატვირთო მანქანის კინეტიკური ენერგიის შესამცირებლად, რომელიც აუცილებელია კინეტიკური ენერგიის მუხრუჭებისა და საბურავების (B) თერმულ ენერგიად გადაქცევისთვის, იმავე სიჩქარით მოძრავი დატვირთული სატვირთოს კინეტიკური ენერგია უფრო დიდი იქნება მეტის გამო. მასა (C) და მეტი დამუხრუჭების ძალა დასჭირდება კინეტიკური ენერგიის დახარჯვას და იმავე მანძილზე გაჩერებას, როგორც დატვირთული სატვირთო მანქანა.
სამეცნიერო და ტექნიკური ენციკლოპედიური ლექსიკონი.
Კინეტიკური ენერგიამექანიკური სისტემა არის ამ სისტემის მექანიკური მოძრაობის ენერგია.
Ძალა ფ, მოქმედებს მოსვენებულ სხეულზე და იწვევს მის მოძრაობას, ასრულებს სამუშაოს და მოძრავი სხეულის ენერგია იზრდება დახარჯული სამუშაოს რაოდენობით. ასე რომ იმუშავე dAძალა ფიმ გზაზე, რომელიც სხეულმა გაიარა სიჩქარის 0-დან v-მდე გაზრდის დროს, მიდის კინეტიკური ენერგიის გასაზრდელად. dTსხეული, ე.ი.
ნიუტონის მეორე კანონის გამოყენება ფ= მდ ვ/ დტ
და ტოლობის ორივე მხარის გამრავლება გადაადგილებაზე d რ, ვიღებთ
ფდ რ= მ (დ ვ/ dt) dr = dA
ამრიგად, მასის მქონე სხეული T,სიჩქარით მოძრაობს v,აქვს კინეტიკური ენერგია
T = tვ 2 /2. (12.1)
ფორმულიდან (12.1) ჩანს, რომ კინეტიკური ენერგია დამოკიდებულია მხოლოდ სხეულის მასაზე და სიჩქარეზე, ანუ სისტემის კინეტიკური ენერგია მისი მოძრაობის მდგომარეობის ფუნქციაა.
ფორმულის (12.1) გამოყვანისას ვარაუდობდნენ, რომ მოძრაობა განიხილება ინერციული მითითების სისტემაში, რადგან სხვაგვარად შეუძლებელი იქნებოდა ნიუტონის კანონების გამოყენება. სხვადასხვა ინერციულ საცნობარო სისტემაში, რომლებიც ერთმანეთთან შედარებით მოძრაობენ, სხეულის სიჩქარე და, შესაბამისად, მისი კინეტიკური ენერგია ერთნაირი არ იქნება. ამრიგად, კინეტიკური ენერგია დამოკიდებულია საცნობარო ჩარჩოს არჩევანზე.
Პოტენციური ენერგია -სხეულთა სისტემის მექანიკური ენერგია, რომელიც განისაზღვრება მათი ურთიერთგანლაგებით და მათ შორის ურთიერთქმედების ძალების ბუნებით.
მოდით, სხეულების ურთიერთქმედება განხორციელდეს ძალის ველების საშუალებით (მაგალითად, დრეკადობის ძალების ველი, გრავიტაციული ძალების ველი), რომელიც ხასიათდება იმით, რომ მოქმედი ძალების მუშაობა, როდესაც სხეული გადადის ერთი პოზიციიდან მეორე არ არის დამოკიდებული ტრაექტორიაზე, რომლის გასწვრივ მოხდა ეს მოძრაობა და დამოკიდებულია მხოლოდ საწყის და ბოლო პოზიციებზე. ასეთ ველებს ე.წ პოტენციალიდა მათში მოქმედი ძალები - კონსერვატიული.თუ ძალის მიერ შესრულებული სამუშაო დამოკიდებულია სხეულის ტრაექტორიაზე, რომელიც მოძრაობს ერთი წერტილიდან მეორეში, მაშინ ასეთ ძალას ე.წ. გამანადგურებელი;ხახუნის მაგალითია.
სხეულს, ძალთა პოტენციურ ველში მყოფი, აქვს პოტენციური ენერგია II. კონსერვატიული ძალების მუშაობა სისტემის კონფიგურაციის ელემენტარული (უსასრულოდ მცირე) ცვლილებით უდრის პოტენციური ენერგიის ზრდას, აღებული მინუს ნიშნით, რადგან სამუშაო შესრულებულია პოტენციური ენერგიის შემცირების გამო:
სამუშაო დ აგამოხატული, როგორც ძალის წერტილის ნამრავლი ფგადაადგილება დ რდა გამონათქვამი (12.2) შეიძლება დაიწეროს როგორც
ფდ რ= -dП. (12.3)
ამიტომ, თუ ფუნქცია П ( რ), შემდეგ ფორმულიდან (12.3) შეგიძლიათ იპოვოთ ძალა ფმოდული და მიმართულება.
პოტენციური ენერგია შეიძლება განისაზღვროს (12.3) საფუძველზე, როგორც
სადაც C არის ინტეგრაციის მუდმივი, ანუ პოტენციური ენერგია განისაზღვრება რაიმე თვითნებურ მუდმივამდე. თუმცა, ეს არ მოქმედებს ფიზიკურ კანონებზე, რადგან ისინი მოიცავს ან განსხვავებას პოტენციურ ენერგიებში სხეულის ორ პოზიციაში, ან P-ის წარმოებულს კოორდინატებთან მიმართებაში. მაშასადამე, სხეულის პოტენციური ენერგია გარკვეულ პოზიციაზე მიჩნეულია ნულის ტოლად (არრჩეულია ნულოვანი საცნობარო დონე), ხოლო სხეულის ენერგია სხვა პოზიციებზე ითვლება ნულოვანი დონის მიმართ. კონსერვატიული ძალებისთვის
ან ვექტორული სახით
ფ= -gradП, (12.4) სადაც
(მე, ჯ, კ- კოორდინატთა ღერძების ერთეული ვექტორები). გამოსახულებით (12.5) განსაზღვრული ვექტორი ეწოდება სკალარული გრადიენტი P.
მისთვის grad П აღნიშვნასთან ერთად გამოიყენება П აღნიშვნაც. („ნაბლა“) ნიშნავს სიმბოლურ ვექტორს ე.წ ოპერატორიჰამილტონი ან nabla ოპერატორის მიერ:
P ფუნქციის სპეციფიკური ფორმა დამოკიდებულია ძალის ველის ბუნებაზე. მაგალითად, მასის მქონე სხეულის პოტენციური ენერგია T,სიმაღლეზე აწეული თდედამიწის ზედაპირის ზემოთ არის
პ = მგ/სთ,(12.7)
სად არის სიმაღლე თითვლება ნულოვანი დონიდან, რისთვისაც P 0 = 0. გამოხატულება (12.7) პირდაპირ გამომდინარეობს იქიდან, რომ პოტენციური ენერგია უდრის სიმძიმის მუშაობას, როდესაც სხეული ეცემა სიმაღლიდან. თდედამიწის ზედაპირზე.
ვინაიდან საწყისი არჩეულია თვითნებურად, პოტენციურ ენერგიას შეიძლება ჰქონდეს უარყოფითი მნიშვნელობა (კინეტიკური ენერგია ყოველთვის დადებითია. !}თუ ნულზე ავიღებთ დედამიწის ზედაპირზე მდებარე სხეულის პოტენციურ ენერგიას, მაშინ მაღაროს ფსკერზე მდებარე სხეულის პოტენციური ენერგია (სიღრმე h"), P. = - მგჰ“.
ვიპოვოთ ელასტიურად დეფორმირებული სხეულის (გაზაფხულის) პოტენციური ენერგია. ელასტიური ძალა დეფორმაციის პროპორციულია:
ფ X კონტროლი = -kx,
სადაც ფ x კონტროლი - ელასტიური ძალის პროექცია ღერძზე X;კ- ელასტიურობის კოეფიციენტი(გაზაფხულისთვის - სიმტკიცე),და მინუს ნიშანი იმაზე მიუთითებს ფ x კონტროლი მიმართულია დეფორმაციის საპირისპირო მიმართულებით X.
ნიუტონის მესამე კანონის მიხედვით, დეფორმირების ძალა ტოლია დრეკადობის ძალის მოდულით და მიმართულია მის საწინააღმდეგოდ, ე.ი.
ფ x = -F x კონტროლი = kxელემენტარული სამუშაო dA,ძალით F x უსასრულოდ მცირე დეფორმაციისას dx, უდრის
dA = F x dx = kxdx,
და სრული მუშაობა
მიდის გაზაფხულის პოტენციური ენერგიის გასაზრდელად. ამრიგად, ელასტიურად დეფორმირებული სხეულის პოტენციური ენერგია
პ = kx 2 /2.
სისტემის პოტენციური ენერგია, ისევე როგორც კინეტიკური ენერგია, არის სისტემის მდგომარეობის ფუნქცია. ეს დამოკიდებულია მხოლოდ სისტემის კონფიგურაციაზე და მის პოზიციაზე გარე სხეულებთან მიმართებაში.
სისტემის მთლიანი მექანიკური ენერგია- მექანიკური მოძრაობისა და ურთიერთქმედების ენერგია:
ანუ უდრის კინეტიკური და პოტენციური ენერგიის ჯამს.