Энергия потенциальная и кинетическая формула: Кинетическая, потенциальная энергии тела. Тест

alexxlab | 19.06.2021 | 0 | Разное

Потенциальная и кинетическая энергии | 7 класс

Содержание

Сегодня мы отбросим лишние научные абстракции и попробуем придать энергии численное значение. Что важнее, мы разберемся в двух крайне важных концепциях механической энергии — в том, что такое потенциальная энергия и что такое кинетическая энергия. Мы узнаем, как выглядит формула потенциальной энергии и формула кинетической энергии. А на закуску ответим на вопрос: «Как найти высоту потенциальной энергии?»

Всеми любимые американские горки, которые можно встретить в любом парке аттракционов. Не исключено, что вы хотя бы раз сами имели удовольствие сидеть в связке цветастых вагонеток. Вы поднимаетесь цепью на завораживающую высоту и… Красота.

Возможность рассмотреть городскую панораму, адреналин, ощущение свободного падения, истошные крики соседей по «вагону». Конечно, самые длинные очереди собираются именно около кассы с билетами на американские горки.

Чем наслаждается Образавр? Правильно: механической энергией!

Устройство горок на удивление прозаично. Имеется группа вагончиков на жесткой сцепке, рельсы и цепной привод. Привод единожды тянет конструкцию высоко наверх.

Все — никаких двигателей внутри вагончиков или дополнительных механизмов, дающих разгон, по траектории движения. А вагончики, идеально останавливаясь в точке старта, успевают пройти на большой скорости кластер крутых виражей. Включая мертвые петли!

Как же это работает?

Механическая энергия

Вспомним, что по одному из определений:

Энергия — это способность тела производить работу.

Мы также помним, что энергия проявляет себя в самых различных формах и системах. Что бы мы ни взяли (магнит, атом или чашку чая), каждый объект Вселенной обладает энергией.

Однако не будем закапываться в кварки, кванты, электрические импульсы и прочее. Лучше остановиться на проявлении энергии в обычных механических системах (совокупности материальных точек). Здесь очевидно следующее:

Любой объект механической системы либо находится в состоянии покоя, либо в движении.

Что-то либо стоит, лежит, сидит… либо двигается. Третьего не дано. Следовательно, механическая энергия делится на две категории: энергию «лежания» и энергию «движения».

Хорошо-хорошо, ваши аргументы «против» принимаются. Но что насчет, например, яблока, которое, созрев, падает с дерева? Если бы яблоко не обладало энергией «лежания», в нашем случае — энергией «висения», оно бы никак не смогло прийти в движение.

Тело и механическая энергия, которой оно обладает

Энергия не может взяться из ниоткуда, как по мановению волшебной палочки. Так что если мы не будем учитывать энергию «лежания», будет сложно говорить об энергии «движения». Ведь не будет стартовой точки.

Не зря определение энергии включает в себя условность в виде слова «способность». Уже сама способность производить работу говорит о том, что тело обладает энергией. Энергия «лежания» лишь дает понимание, насколько на практике велика эта способность. Так что в определение, выходит, вшито и «лежание», и «движение» — два варианта развития событий.

Ну, единственное, нам бы термины научнее.

Потенциальная энергия механической системы

Этим как раз в XIX веке и озаботился Уильям Ренкин, шотландский механик. С его легкой руки выше нами описанные умозаключения приобрели физическую строгость. В виде термина «потенциальная энергия».

Какую энергию называют потенциальной?

Потенциальная энергия — способность материального тела совершать работу за счет своего нахождения в поле сил. Является частью общей механической энергии системы.

Другими словами, тело находится в поле действия силы и от этого имеет способность совершить работу. Конечно, фактически работу выполняет сила, действующая на тело. Если говорить о механических системах, указанное в определении поле сил включает в себя две возможности:

• Сила тяжести. Яблоко, падающее на землю, совершает работу за счет нахождения в поле действия силы гравитационного притяжения. Как только точка опоры пропадает, Земля притягивает яблоко к себе. Лежи яблоко само по себе на земле, упасть никуда оно бы не смогло. Таким образом, потенциальная энергия тела выражает потенциал работы с некоторой высоты от тела до земли. 
• Сила упругости. На упругое тело в сжатом или разжатом состоянии действует сила упругости. Она стремится вернуть его в положение равновесия. Например, пружина, легко поддающаяся деформации. Если видоизменить пружину сжатием или разжатием, вы сообщаете ей потенциальную энергию — определенный потенциал работы от точки деформации до положения равновесия.  

Выходит, что внутри механических систем потенциальная энергия определяет потенциал движения тела. Так, сколько работы совершается телом, если сила, действующая на тело, превысит по значению равнодействующую силу. Потенциальную энергию в этом плане можно рассматривать как «резерв» или «запас» работы.

Формула потенциальной энергии

О потенциальной энергии деформированной механической системы мы обязательно поговорим. Но как-нибудь далее в курсе физики. Для начала нужен ряд определений для механики деформации. Так что пока остановимся на потенциальной энергии под действием знакомой нам силы — силы тяжести.

Если взять за ноль потенциальную энергию точки, находящейся на земле, то потенциальная энергия точки, находящейся на некотором расстоянии от земли, определяется работой, которая выполнится гравитационной силой при падении.

Договоримся обозначать такую потенциальную энергию как $E_П$. Далее вспомним важное условие:

Работа равна изменению энергии тела.

Следовательно $A=\Delta{E_п}$. Помним, что работа равна произведению значения силы на пройденный путь, $A=F\cdot s$. Теперь формула потенциальной энергии в шаге от готовности, если вспомнить, что $F=ma$. Под силой сейчас понимается конкретная сила — сила тяжести $mg$. Тогда заметим, что:

$A=mg\cdot s$.

Но это еще не конечный вариант того, как выглядит формула потенциальной энергии. Пройденный путь $s$ имеет немного другое прочтение, когда речь идет о гравитационном притяжении. Раз мы говорим прежде всего о падении, путь такой работы — высота, на которую было поднято тело.

Получается, что формула потенциальной энергии, с учетом всех моментов, выглядит так:

$$A=\Delta{E_п}=mgh,$$

где $m$ — масса тела, $h$ — высота подъема, $g$ — ускорение свободного падения.

Как найти высоту потенциальной энергии

«Высота подъема» — формулировка условная. Еще ее часто определяют в справочной литературе как «высота от центра тяжести до Земли». Дадим этому разъяснение.

Для примера рассмотрим следующую конструкцию. Пусть есть стол, на котором лежит коробка, на верху которой, в свою очередь, расположен предмет — кастрюля. Итого, как найти высоту потенциальной энергии кастрюли?

Высота потенциальной энергии может быть определена относительно стола. Или относительно пола. Может быть, уровня земли, если стол расположен внутри здания. Относительно подвала? Иными словами, подъем тела рассчитывается относительно чего угодно. Выходит, нужно всегда заранее условиться, относительно какого уровня производится замер.

Однако помните, что именно «условиться» — выбрать точку отсчета можно произвольно. Чтобы она была максимально удобная для расчетов. Намного важнее — величина изменения потенциальной энергии, а совсем не то, как найти высоту потенциальной энергии. Очевидно, вне зависимости от выбранной точки отсчета, изменение потенциальной энергии будет одним и тем же.

Еще немаловажен фактор центра тяжести. Если тело маленькое и располагается на поверхности «земли», говорят, что его потенциальная энергия равна нулю. Расстоянием от центра тяжести до нулевого уровня можно пренебречь. Другое дело, когда тело габаритное.

Обратите внимание на изображение. Несмотря на то, что крупный предмет находится на нулевом уровне, его потенциальная энергия больше нуля. В общей сложности, важнее не вопрос «как найти высоту потенциальной энергии», ибо он не конкретен. Важнее вопрос — какую точку отсчета выбрать?

Высота потенциальной энергии: задача на расчет

Условие. Альпинист покоряет гору высотой $6000~м$. На предпоследний день он решает разбить перевалочный лагерь на высоте $5100~м$, чтобы утром следующего дня выдвинуться на вершину. Какую работу совершит альпинист при подъеме на вершину горы от станции перевалочного лагеря? Масса альпиниста — $80~кг$.

Альпинист совершает работу против силы тяжести, поднимаясь на вершину. Помним, что работа всегда равняется изменению энергии тела, $A=\Delta{E}$, согласно имеющимся по задаче данным — изменению потенциальной энергии $\Delta{E_п}$.

С учетом, что формула потенциальной энергии $E_п=mgh$:

$$A=\Delta{E_п}=mgh_2-mgh_1,$$

где $h_2$ — высота подъема тела в конце работы, $h_1$ — высота подъема тела в начале работы. 

Также помним, что при расчете потенциальной энергии в первую очередь выбирается точка отсчета. У нас два варианта:

• принять за ноль уровень моря;
• принять за ноль высоту, на которой расположен перевалочный лагерь.

Не забываем, точка отсчета — условность, и хорошо выбирать ее так, чтобы математические вычисления проводились проще. Ростом альпиниста и соответствующими вычислениями центра тяжести можем пренебречь, поскольку дистанции рассматриваются километражные.

Вернемся к точкам отсчета. Если остановиться на варианте с уровнем моря, нам придется рассчитывать потенциальную энергию $mgh_1$, с учетом, что $h_1=5100~м$, а после рассчитывать потенциальную энергию $mgh_2$, с учетом, что $h_2=6000~м$. Числовые значения выйдут громоздкими, поэтому примем для удобства за нулевой уровень расположение перевалочного лагеря:
$\Delta{h}=h_2-h_1=6000-5100=900~м$.

Альпинист суммарно поднялся вверх на $900~м$. В нашем случае формула потенциальной энергии — $A=mg\Delta{h}$. Определим по ней совершенную работу альпинистом при подъеме на эту высоту:

$A=mg\Delta{h}=80~кг\cdot 9,8~м/с\cdot 900~м=705600~Дж=705,6~кДж$.

Кстати!

Вспомним единицы измерения энергии с прошлого урока: в переводе на килокалории, 705,6 Дж — это примерно 1686 ккал.

Для справки, подобное значение составляет половину суточной нормы для активных людей. Получается, чтобы подняться на вершину, альпинисту пришлось затратить целую половину от всего съеденного им за день рациона!

Кинетическая энергия механической системы

«Запасом» работы обладают не только лишь те тела, которые находятся в поле действия определенных сил. Так что, естественно, второе органичное проявление энергии связано, наконец, с движением.

Как меняются значения кинетической (KE) и потенциальной (PE) энергий при движении американских горок.

Вспомним американские горки, о которых мы говорили в самом начале. За счет подъема на высоту, вагончики запасаются потенциальной энергией $mgh$. При этом чем выше поднять вагончики, тем больший запас энергии сообщается механической системе. И тем дальше вагончики смогут проехать вперед по рельсам.

Как только конструкция начинает движение вниз, потенциальная энергия начинает поступательное превращение в энергию движения. Так, вагончики без толчка самостоятельно въезжают на крутой уклон или проходят петли. Все потому, что они обладают скоростью.

Видим взаимосвязь: скорость — энергия — работа.

Таким образом, мы можем сделать вывод, что тело, имеющее скорость отличную от нуля, всегда обладает энергией. И способностью, как следствие, совершать работу благодаря движению.

О таком теле говорят, что оно обладает кинетической энергией. Это и есть ранее нами не очень научный термин об «энергии движения».

Теперь, когда все термины и их смысл окончательно сформированы, мы готовы дать определение:

Кинетическая энергия — мера способности движущегося материального тела совершать работу.

Лирическое отступление —

На тропу войны

«Бог создал людей сильными и слабыми. Сэмюэл Кольт сделал их равными», — гласит старое американское присловье конца XIX века.  

Сэмюэл Кольт.
Инженер, оружейник и очень талантливый изобретатель. Именно он первым запатентовал культовое короткоствольное оружие с вращающимся барабаном, которое мы знаем под названием «револьвер», произошедшее от английского глагола ‘revolve’, в переводе — «вращаться». Кольт создал бренд, сотворил империю, возвел целую стрелковую эпоху…

Философски заметить — вообще-то стал причиной гибели огромного количества людей. А все потому, что кинетическая энергия по своей природе ну никак не безобидна.

Еще задолго до револьвера Кольта и подъема оружейной промышленности, человек понял, что движущиеся предметы обладают разрушительной способностью. Например, копье, летящее с расстояния в плиоценского мамонта, вонзается в тело животного из-за того, что человек сообщает инструменту кинетическую энергию. И древний человек хорошо понимал эту взаимосвязь, кидая на дистанции камни, палки с заостренными концами и прочие колюще-режущие-убивающие предметы.

Вечно тело в движении находиться не может. Либо его остановит по пути потеря энергии на преодоление трения — кинетическая энергия преобразуется как следствие в тепловую, — либо это тело остановит что-то, как бы принимая удар, вбирая в себя энергию. Вот так, фундаментальная сила природы стала основанием для учинения хаоса на планете, ведь любое стрелковое оружие — это предмет, сообщающий кинетическую энергию некоему предмету, находящемуся внутри. Пуле ли, снаряду, или ядру.

Формула кинетической энергии

Раз тело движущееся и энергией обладает именно за счет движения, можно выдвинуть кое-какое предположение. Логично, что при формула кинетической энергии «завязана» со значением скорости.

Во-вторых, неглупо предположить, что масса также связана с количеством энергии в системе. Если кинуть в соседа бумажный самолетик, это будет называться шалостью — величина кинетической энергии несущественная. А вот если кинуть в соседа кирпич… Не шалость. Целое покушение!

Понятие о том, что совершенная работа равна изменению энергии, остается неизменным. Просто на этот раз будем иметь в виду энергию кинетическую. Условимся обозначать ее как $E_к$. Заранее обозначим связь работы и кинетической энергии:
$A=\Delta{E_к}$.

Продолжим выяснять, как выглядит формула кинетической энергии. Для этого предположим, что на тело с массой $m$ действует постоянная сила $F$. В результате тело проходит некоторое расстояние $s$. По второму закону Ньютона значение силы равно произведению массы на ускорение:
$F=ma$. 2}{2}=32000~Дж=32~кДж$.

Если бы мы каким-нибудь образом придумали устройство, которое бы позволяло переводить кинетическую энергию нашего автомобиля из задачи в электроэнергию, мы бы здорово удивились. $32~кДж$ хватило бы максимум на час работы двух энергосберегающих лампочек мощностью $20~Вт$.

Потенциальная энергия: в заключение

И вот мы закономерно, изучив понятия о механической энергии и ее видах, приходим к логичному выводу, что кинетическая энергия имеет прямую связь с потенциальной энергией.

Вот, вагонетка поднимается цепным приводом наверх, а после летит с огромной скоростью вниз, вновь забираясь на горку, но уже без помощи цепи. Созревшее яблоко с дерева падает к земле. Толчок пороховых газов придает пуле ускорение, выбрасывая ее из ствола. Сжатая пружина получает возможность свободного хода и толчками совершает возвратно-поступательные движения. Все рассмотренные нами случаи и примеры показывают, как один вид энергии преобразуется в другой. Кинетическая энергия в потенциальную. И наоборот.

Об этой потрясающей связи, а также о глубокомысленном «ничто ниоткуда не берется и в никуда не исчезает» вы узнаете уже на следующем уроке.

Упражнения

Упражнение №1

Какой потенциальной энергией относительно Земли обладает тело массой $100 \space кг$ на высоте $10 \space м$?

Дано:
$m = 100 \space кг$
$h = 10 \space м$
$g = 9.8 \frac{Н}{кг}$

$E_п — ?$

Посмотреть решение и ответ

Скрыть

Решение:

Рассчитаем потенциальную энергию тела по формуле:
$E_п = gmh$.

$E_п = 9.8 \frac{Н}{кг} \cdot 100 \space кг \cdot 10 \space м = 9800 \space Дж = 9.8 \space кДж$.

Ответ: $E_п = 9.8 \space кДж$.

Упражнение №2

В каких местах реки — у истоков или в устье — каждый кубический метр воды обладает большей потенциальной энергией? Ответ обоснуйте.

Посмотреть ответ

Скрыть

Ответ:

Потенциальная энергия определяется по формуле: $E_п = gmh$. 2}{2} = \frac{2700 \space Дж}{2} = 1350 \space Дж$.

Ответ: $E_к = 1350 \space Дж$.

Кинетическая и потенциальная энергия – примеры, формулы, графики зависимости

4.6

Средняя оценка: 4.6

Всего получено оценок: 677.

4.6

Средняя оценка: 4.6

Всего получено оценок: 677.

Энергия — это фундаментальная физическая величина означающая возможности тела производить работу; чем больший запас энергии имеет тело, тем большую работу оно сможет совершить. Различают разные виды энергии: потенциальную, кинетическую, внутреннею, электромагнитную, ядерную. Рассмотрим здесь определения и примеры кинетической и потенциальной энергий; часто эти два вида энергий объединяют общим понятием механической энергии.

Как возникает кинетическая энергия

Под действием силы F тело массы m начинает движение, и его скорость v будет претерпевать изменения. Попробуем найти связь между работой A, совершенной силой F, и изменением скорости. 2\over 2}$ (5).

Тогда для работы A получим следующую формулу:

$A = E_{k2} – E_{k1}$ (6).

Таким образом, работа силы, приложенной к телу, равна изменению кинетической энергии тела. Поэтому любое движущееся тело обладает кинетической энергией.

Рис. 1. Примеры кинетической энергии:.

Что такое потенциальная энергия

Потенциальная энергия — это энергия, которая основывается на взаимном расположении взаимодействующих тел (или частей одного тела). Слово “потенциальная” имеет латинское происхождение (“potentialis” — мощный, могущий). Одно тело, не взаимодействующее с другими телами, не может обладать потенциальной энергией. Потенциальная энергия — это энергия взаимодействия тел. Разберем два основных примера по теме потенциальной энергии: энергия тела, на которое воздействует сила земного притяжения и энергия упруго деформированного тела.

Сила тяжести — источник потенциальной энергии

По аналогии с кинетической энергией определим работу A, совершенную силой тяжести F_Т по перемещению тела массой m с высоты h

₁ от поверхности Земли до высоты h₂. При этом h₁ > h₂, то есть тело переместилось сверху вниз. Считаем силу тяжести постоянной, независящей от высоты и равной m*g, где g = 9,8 м/с² — ускорение свободного падения. Тогда, воспользовавшись формулой (1), получим:

$A = m*g*(h_1 – h_2)$ (7)

Таким образом, работа силы тяжести по переходу тела с высоты h₁ на высоту h₂ от поверхности Земли равна изменению величины m*g*h, которая и называется потенциальной энергией тела E_p:

$Ep = {m*g*h}$ (8)

Величина работы есть ничто иное, как изменение энергии тела, в данном случае потенциальной:

$A = E_{p1} – E_{p2}$ (9).

Рис. 2. Потенциальная энергия тела в поле силы тяжести:.

Если за нулевой уровень (точку отсчета) взята поверхность Земли, то на глубине h тело будет обладать отрицательной потенциальной энергией:

$Ep = – {m*g*h}$

Упругие деформации — источник энергии

Если к пружине с жесткостью k на горизонтальной поверхности присоединить грузик, вытянуть пружину, а затем отпустить грузик, то под действием силы упругости пружины грузик придет в движение и сдвинется на определенное расстояние. 2\over 2}$ (14),

Из уравнений (13) и (14) следует, что работа силы упругости равна изменению потенциальной энергии пружины. Если в конечной точке х₂=0, т.е. пружина не деформирована, то:

$Ep = A$ (15).

Значит потенциальная энергия деформированного тела равна работе, совершенной силой упругости при переходе тела в состояние с нулевой деформацией.

Причина возникновения сил упругости кроется во взаимодействии атомов и молекул тела. При сжимании возникают силы отталкивания между атомами, а при растяжении — силы притяжения, которые стремятся восстановить начальные размеры. Атомы и молекулы в своем составе имеют электроны и протоны — частицы с электрическими зарядами. В результате деформаций изменяются взаимные положения атомов и молекул. Электрические силы стремятся вернуть атомы в начальное положение. Так возникает сила упругости.

Модули упругости различных тел рассчитываются с помощью специальных математических моделей на основании экспериментальных данных. Значения модулей упругости для различных материалов приведены в справочных таблицах.

Что мы узнали?

Итак, мы узнали, что такое кинетическая и потенциальная энергии. С помощью базовых определений выведены формулы кинетической и потенциальной энергии (5), (8) и (14). Потенциальной энергией не может обладать одно тело — это энергия взаимодействия тел. Кинетической энергией обладает любое движущееся тело.

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда – пройдите тест.

• Ксения Кушнир’тылох

  10/11

• Сергей Карташанов

  11/11

• Марина Ковтун

  11/11

Оценка доклада

4.6

Средняя оценка: 4.6

Всего получено оценок: 677.

---

А какая ваша оценка?

Физика (потенциальная энергия и кинетическая энергия) —

Потенциальная энергия — это возможная энергия, которой обладает объект в зависимости от его положения.

Формула

Потенциальная энергия (PE) = масса * сила тяжести * высота

Как мы можем использовать эту формулу, чтобы лучше понять движения? Давайте посмотрим на спортсменов, прыгающих на ящики и с них…

Если мы посмотрим на двух спортсменов, стоящих на ящике одинаковой высоты, мы сразу поймем, что переменные Высота (высота ящика) и Сила тяжести в уравнении будут одинаковыми, но если вес (масса) двух спортсменов разный, то сразу следует знать, что у более тяжелого будет выше PE.

Аналогичный пример можно использовать для демонстрации различий в PE между двумя спортсменами с одинаковой массой на разной высоте бокса. Опять же, поскольку гравитация такая же, как и вес (масса), мы можем сразу определить, что спортсмен на более высоком ящике будет иметь большую потенциальную энергию.

 

Тот же спортсмен на более высоком ящике будет иметь более высокое PE (больший рост) Тот же спортсмен на меньшем ящике будет иметь более низкий PE (меньший рост)

 

Кинетическая энергия (КЭ) – это количество энергии, которое объект имеет в результате движения . 92

PE = Масса * Сила тяжести * Высота

Если мы посмотрим на PE, единственное, что мы можем реально изменить, чтобы повлиять на PE, это высота, на которой находится объект или спортсмен. Масса (вес спортсмена) не может быть изменена, как и гравитация. Однако мы всегда можем посадить спортсмена на ящик повыше или поменьше, с которого он спрыгнет.

Теперь, глядя на KE, какая часть формулы PE повлияет на аспект скорости формулы KE? ВЫСОТА.

 

Чем выше расположен объект, тем дальше он должен упасть и тем больше скорость, с которой объект будет контактировать. Другими словами, чем выше PE, тем выше потенциал объекта для достижения более высокого KE. Ключевое слово – потенциал. Тот факт, что PE действительно высок, не означает, что последующее действие приведет к чрезвычайно высокому KE, но это только в том случае, если один из аспектов уравнения KE уменьшен (обычно рост).

Например, если спортсмен прыгает с 6-футовой коробки на 4-футовую, спортсмен уменьшит свою потенциальную энергию, уменьшив высоту на 2 фута, но вы получите это снижение PE только за счет последующего развития КЭ (падение с 6 до 4 футов). Несмотря на то, что потенциальная энергия с 6 до 4 футов уменьшается, у спортсмена все равно будет потенциальная энергия.

 

Приземление на ящик снизит КЭ при ударе за счет сохранения части PE (у спортсмена все еще есть PE, пока он находится на ящике) В верхней точке прыжка PE спортсмена будет самым высоким, а KE будет самым низким

Потенциальная энергия спортсмена на уровне 6 футов:

МАСС (200 фунтов) * Высота (6feet) * Гравитация 9,8 м/с

Потенциальная энергия спортсмена на 4 фута:

Месса (200л). * Высота (4 фута) * Гравитация 90,8 м/с

Спортсмен должен был использовать кинетическую энергию, чтобы переместиться с 6 футов на 4 фута, что и привело к снижению PE.

Как только вы поймете концепции KE и PE, вы сможете разрабатывать программы обучения, чтобы манипулировать аспектами их уравнений, увеличивая или уменьшая их величины.

ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ВИДЕО

 

 

Нравится:

Нравится Загрузка…

Формула механической энергии – GeeksforGeeks

Когда сила воздействует на объект, чтобы сместить его, говорят, что выполняется работа. Работа влечет за собой использование силы для перемещения объекта. Объект будет собирать энергию после завершения работы над ним. Механическая энергия – это количество энергии, приобретаемой рабочим объектом. В этой статье будут обсуждаться формула и примеры механической энергии, а также понятие и компоненты механической энергии.

Механическая энергия

Сумма кинетической и потенциальной энергии объекта называется механической энергией. Она возникает в результате выполнения конкретной задачи. Другими словами, мы можем охарактеризовать энергию объекта на основе его скорости или положения, или того и другого.

Из-за его местоположения мы знаем, что объект обладает потенциальной энергией. Потому что потребуется некоторый труд, чтобы установить объект на определенной высоте. Кроме того, объект обладает кинетической энергией из-за работы, которую он совершает, чтобы двигаться. Когда объект движется, его потенциальная энергия считается равной нулю. Его кинетическая энергия, с другой стороны, будет равна 0, пока он находится в состоянии покоя.

Формула механической энергии

Формула механической энергии выглядит следующим образом:

Механическая энергия (МЭ) = Кинетическая энергия (КЭ) + Потенциальная энергия (ПЭ)

Где:

• Кинетическая энергия (КЭ) = (1/2) мВ = m × g × h

∴ Механическая энергия (МЭ) = ((1/2)mv ² ) + (m × g × h)

Где

• m = масса объекта,
• v = скорость объекта,
• g = ускорение свободного падения,
• h = высота объекта над землей.

Примеры вопросов

Вопрос 1: Дайте определение механической энергии.

Ответ :

Сумма кинетической и потенциальной энергии объекта называется механической энергией. Кинетическая энергия объекта связана с его движением, а потенциальная энергия связана с его положением. Если в объекте нет движения, то полная механическая энергия будет только имеющейся в нем потенциальной энергией, аналогично, если ни положение объекта, ни ориентация объекта не меняются, то объект не имеет потенциальной энергии.

Вопрос 2: Тело, летящее на определенной высоте от земли, имеет 500 Дж кинетической энергии и 738 Дж потенциальной энергии. Вычислите полную механическую энергию, участвующую в этом.

Решение:

Дано: К.Э. = 500 Дж, Э.Э. = 738 Дж

Так как,

Механическая энергия (М.Э.) = Кинетическая энергия (К. Э.) + Потенциальная энергия (П.Э.)

∴ М.Э. = 500 + 738

∴ 70 М.Э.0002 Вопрос 3: Человек сидит на здании высотой 23 м и массой 150 кг. Определить, какая механическая энергия имеется.

Решение:

Дано: h = 23 м, m = 150 кг, К.Э. = 0 (Человек в статическом положении)

Так как,

Механическая энергия (МЭ) = ((1/2)мв ² ) + (м × г × ч)

∴ МЭ = 0 + 150 × 9,81 × 23

∴ МЭ = 150 × 9,81 × 23

∴ МЭ = 33810 Дж

Вопрос 4: Рассчитайте механическую энергию предмета массой 21 кг, движущегося со скоростью 10 мс ^-1 .

Решение:

Дано: m = 21 кг, v = 10 мс ^-1 , P.E = 0 (Объект движется)

Поскольку,

Механическая энергия (M.E./) 2)mv ² ) + (m × g × h)

∴ МЭ = ((1/2) × 21 × 10 ² )) + 0

∴ МЭ = 1050 907 2 5

Вопрос 5: Если кинетическая энергия тела равна 230 Дж, а потенциальная энергия тела равна 300 Дж, то найти механическую энергию.