Energijos virsmai

Šioje temoje nagrinėjami energijos virsmai, kai vienos rūšies energija pereina į kitą, pavyzdžiui, potencinė energija virsta kinetine ir atvirkščiai. Taip pat aiškinamas energijos tvermės dėsnis, teigiantis, kad energija iš niekur neatsiranda ir niekur nedingsta. Galiausiai pateikiamas pavyzdys iliustruoja energijos tvermės dėsnio taikymą praktikoje.

Energijos „dingimas“ realiose sistemose
Realiose sistemose, pavyzdžiui, stebint šokinėjantį kamuolį, atrodo, kad energija palaipsniui mažėja, nes kamuolys kaskart atšoka vis žemiau. Tačiau energija iš tikrųjų nedingsta. Dalis mechaninės energijos virsta kitomis energijos formomis, tokiomis kaip šiluminė energija (dėl kamuolio deformacijos ir trinties su paviršiumi) ir garso energija (smūgio metu). Be to, oro pasipriešinimas taip pat lėtina kamuolį, paversdamas dalį jo kinetinės energijos į šiluminę energiją.
Energijos tvermės dėsnis
Energijos tvermės dėsnis apibrėžia, kad uždaroje sistemoje bendras energijos kiekis išlieka pastovus. Tai reiškia, kad energija negali atsirasti iš niekur arba išnykti. Ji gali tik pereiti iš vienos formos į kitą arba būti perduodama iš vieno kūno kitam. Matematiškai šis dėsnis užrašomas taip: \(Ek_1 + Ep_1 = Ek_2 + Ep_2\), kur \(Ek\) – kinetinė energija, \(Ep\) – potencinė energija, o indeksai 1 ir 2 žymi skirtingus laiko momentus.
Energijos virsmai riedlenčių sporte
Riedlentininkas, judantis dviguba nuožulnuma, demonstruoja energijos virsmus. Riedlentininkui leidžiantis nuožulnuma žemyn, jo potencinė energija virsta kinetine energija. Kylant į viršų, vyksta atvirkštinis procesas – kinetinė energija virsta potencine. Jei nėra išorinių jėgų, tokių kaip trintis ar oro pasipriešinimas, bendra mechaninė energija (kuri yra kinetinės ir potencinės energijos suma) išlieka pastovi.
Galilėjaus eksperimentas su Pizos bokštu: pavyzdys
Pagal legendą, Galilėjus Galilėjus atliko eksperimentą, mesdamas skirtingo svorio rutulius nuo Pizos bokšto, kad įrodytų, jog jų kritimo greitis nepriklauso nuo masės. Panagrinėkime 2 kg rutulio kritimą nuo 55 metrų aukščio bokšto. Rutulio potencinė energija viršuje lygi \(mgh\) (\(m\) – masė, \(g\) – laisvojo kritimo pagreitis, \(h\) – aukštis). Krintant rutuliui, potencinė energija virsta kinetine energija (\(\frac{1}{2}mv^2\)). Prieš pat smūgį į žemę visa potencinė energija virsta kinetine. Taigi, \(mgh = \frac{1}{2}mv^2\), iš kur \(v = \sqrt{2gh}\). Įstatę vertes, gauname \(v = \sqrt{2 * 10 \text{ m/s}^2 * 55 \text{ m}} \approx 33 \text{ m/s}\).
Mechaninės energijos virsmai: šokinėjantis kamuolys
Kai kamuolys yra pakeltas į tam tikrą aukštį, jis turi potencinę energiją. Paleistas kamuolys pradeda kristi, ir jo potencinė energija palaipsniui virsta kinetine energija. Prieš pat susiduriant su žeme, beveik visa potencinė energija būna virtusi kinetine. Kamuoliui atšokus, kinetinė energija vėl pradedama versti į potencinę energiją, kol kamuolys pasiekia aukščiausią pakilimo tašką. Šis procesas kartojasi.

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