Energijos tvermės dėsnis mechaniniuose procesuose

Šioje temoje nagrinėjama pilnutinė mechaninė energija, kuri yra kūno kinetinės ir potencinės energijos suma. Aptariamas pilnutinės mechaninės energijos tvermės dėsnis uždarose sistemose, energijos virsmai bei mechaninės energijos kitimas neuždarose sistemose ir tampraus bei netampraus smūgio atveju.

Energijos virsmai neuždarosiose sistemose
Realiame pasaulyje sistemos dažnai nėra uždaros dėl trinties ir oro pasipriešinimo. Tokiais atvejais pilnutinės mechaninės energijos tvermės dėsnis negalioja, nes dalis mechaninės energijos virsta vidine energija (šiluma). Bendras energijos tvermės dėsnis teigia, kad energija neišnyksta ir neatsiranda, tik virsta iš vienos rūšies į kitą.
Energijos virsmai uždarosiose sistemose
Uždarosiose sistemose kinetinė ir potencinė energija gali virsti viena kita, tačiau bendras energijos kiekis išlieka pastovus. Pavyzdžiui, krintančio objekto potencinė energija mažėja, o kinetinė didėja, ir atvirkščiai.
Mechaninė energija tampraus ir netampraus smūgio atveju
Skiriami du smūgių tipai: netamprusis ir tamprusis. Netamprusis smūgis: susidūrę kūnai juda kartu. Galioja judesio kiekio tvermės dėsnis, bet negalioja mechaninės energijos tvermės dėsnis (dalis energijos virsta šiluma). Tamprusis smūgis: kūnai po smūgio juda atskirai. Galioja ir judesio kiekio, ir mechaninės energijos tvermės dėsniai. Tampriai susidūrę du vienodos masės kūnai „pasikeičia“ greičiais.
Pavyzdys: Teniso kamuoliuko metimas
Tenisininkas meta kamuoliuką vertikaliai aukštyn. Užduotis – apskaičiuoti pradinį kamuoliuko greitį, žinant pradinį ir galutinį aukščius. Sprendimas remiasi pilnutinės mechaninės energijos tvermės dėsniu: Ek1 + Ep1 = Ek2 + Ep2. Pradinis greitis apskaičiuojamas pagal formulę: v1 = √(2g(h2 - h1)).
Pilnutinė mechaninė energija
Kūnai gali turėti kinetinę (judėjimo) ir potencinę (sąveikos) energiją vienu metu. Pilnutinė mechaninė energija yra kūno kinetinės ir potencinės energijos suma: E = Ek + Ep.
Pilnutinės mechaninės energijos tvermės dėsnis
Uždarosios sistemos sąveikaujančių kūnų, veikiamų gravitacijos ir tamprumo jėgomis, pilnutinė mechaninė energija yra pastovi: Ek1 + Ep1 = Ek2 + Ep2. Tai reiškia, kad kinetinės ir potencinės energijos pokyčiai yra lygūs, bet priešingų ženklų: Ek2 - Ek1 = -(Ep2 - Ep1). Šis dėsnis grindžiamas tuo, kad tamprumo ir gravitacijos jėgų darbas lygus potencinės energijos pokyčiui su minuso ženklu (A = -(Ep2 - Ep1)), o tų pačių jėgų darbas pagal kinetinės energijos teoremą lygus kūno kinetinės energijos pokyčiui (A = Ek2 - Ek1).

Prisijungti

arba
Real 2
„X“ yra inovatyvi mokymosi platforma, kurios tikslas – teikti aukštos kokybės mokymo medžiagą įvairiausių klasių mokiniams. Patyrusių specialistų parengtas turinys skatina smalsumą, padeda išsamiau ir giliau suprasti mokomus dalykus bei sėkmingai pasiruošti akademiniams iššūkiams.
Atsisiųsk programėlę:
Susisiek su mumis: info@knowledgenestapp.com