Кинетикалық энергиясы: формуласы анықтамасы. молекулалардың кинетикалық энергиясы, үдемелі қозғалыс, көктем, денесін, газ молекулаларын табу?

Күнделікті тәжірибе органның мүлкі көшіп, және тоқтату үшін жылжытуға болады екенін көрсетеді. Біз әрқашан бүкіл әлемде жасауға нәрсе жарық күн, шулы ... Бірақ онда адам жасады, жануарлар, және жалпы сипаттағы осы жұмысты орындау үшін күш келіп? Ма жоғалады механикалық қозғалысын Дақсыз? дене басқа трафикті өзгертпей бірі болып табылады, егер ол қозғала бастайды? Осының бәрі біздің бапта талқыланатын болады.

энергия тұжырымдамасы

қозғалысы автомобильдерін үйрету қозғалтқыштың жұмыс, үшін, тракторлар, локомотивтер, ұшақтар энергия көзі болып табылатын отын қажет. Электр машиналары электр энергиясының арқылы қозғалысы үйрету. Байланысты биіктіктен құлап судың энергиясын, электр тогы тудыратын, электр машиналары қосылған бұраңыз Гидротурбина. өмір сүре Адам және жұмыстар, сондай-ақ энергия қажет. Олар мақсатында жұмыс қандай орындау үшін, энергия қажет екенін айтады. энергия дегеніміз не?

• Бақылау 1. жер үстінен допты көтеріңіз. ол тыныштық күйде болғанымен, механикалық орындалған жұмыстар жоқ. оны босатыңыз. ауырлық күшінің әсерінен шар белгілі бір биіктіктен жерге құлайды. доп күзінде барысында механикалық жұмысты жүзеге асырылады.
• Бақылау 2. somknite көктемгі, біз оны түзетуге және көктемгі слаге бойынша жіп салып. жіп өртеп, көктемгі жазық жатыр және белгілі бір биіктікте темір салмағы көтеріңіз. орындалған Көктем механикалық жұмыс.
• 3. Бақылау троллейбус соңында блогымен таяғын қыстырылады. блок perekinem жіп кейін, бір шеті троллейбустар осінде және басқа да ілулі Боб кезінде жара болып табылады. платина босатыңыз. әсерінен ауырлық , ол бұнын және трамвай береді. Боб механикалық жұмысты орындады.

Жоғарыда бақылау барлық талдау кейін, біз механикалық жұмысы барысында орган немесе органдар бірнеше өзара іс-қимыл жүзеге асырылады, егер, ол, олар механикалық қуат немесе энергия бар екенін айтты деп қорытынды жасауға болады.

энергия тұжырымдамасы

жұмысты орындауға органдар қабілетін сипаттайтын физикалық шама - (. - Іс-шаралар грек сөзі энергетикалық бастап) энергия. энергия бірлігі, сондай-ақ SI жүйесінде жұмыс істейді, бір джоуль (Дж 1) болып табылады. Хатта E. арқылы белгіленеді хат энергетика бір мемлекет тарапынан шығарылғанда жоғарыда эксперименттер бастап, ол дене жұмысын орындайды екені түсінікті. , онда дене энергиясы (кемуін) өзгеріп отырады, және механикалық жұмыстар орган жүзеге өз механикалық қуаты өзгеруі нәтижесінде тең.

механикалық энергияның түрлері. әлеуетті энергиясын тұжырымдамасы

әлеуетті және кинетикалық: механикалық энергиясын 2 түрлерін ажыратады. Енді әлеуетті энергиясын жақынырақ көзқарас.

әлеуетті энергиясы (PE) - өзара іс-қимыл немесе органның өзі бөліктері органдарының салыстырмалы жағдайын анықталады энергия болып табылады. әрбір орган және жерге жоғарыда көтерілген бір-бірімен, яғни, олар өзара іс-қимыл, PE денесін тарту болғандықтан, лифт сағ биіктігі байланысты болады. жоғары орган одан оның PE, қозғалды. Ол PE ол көтерілген болатын биіктігі бойынша, сонымен қатар дене салмағының ғана тәуелді емес, бұл эксперименттік құрылды. дене сол биіктікке көтерілді болса, үлкенірек массасы орган үлкен және ПЭ болады. төмендегідей энергия формуласы: E _N = mgh,, онда E _N - Дене массасы, г = 9,81 H / кг, H - - биіктігі әлеуетті энергиясы, м.

Көктемде әлеуетті энергиясы

әсерінен аудармашылық қозғалыс жылдамдығын реттеу әлеуетті физикалық мәні деп аталады Серпімді деформация органның энергия E _F серпімді күштер кинетикалық энергиясы артады дәл сонша азаяды. X = KX ^2: (басқа да Серпімді деформация дене сияқты) Springs деформация алаңда үшін қаттылығы к жартысы өнімнің тең PE, ^бар: 2.

Кинетикалық энергиясы: формуласы және анықтау

Кейде механикалық жұмыстың құндылығы жұмыс органның энергия өзгерісін білдіреді фактісі назар аудара отырып, күшіне және қозғалыс ұғымдарды қолданбай көруге болады. біз қажет болуы мүмкін, бұл барлық - кинетикалық энергиясын жетелейді органның және оның басталу және аяқталу жылдамдығы жаппай болып табылады. кинетикалық энергиясы (KE) - өз қозғалысының салдарынан органға жататын энергия.

Кинетикалық энергиясы оның қозғалыс жел қондырғысын үйрету үшін қолданылады, жел болып табылады. арқылы Driven ауаның массасы жел турбинасы қанаттары көлбеу жазықтықта қысыммен, және айналасында қосу үшін оларды мәжбүр. белгілі бір жұмысты орындау беру жүйесі трансмиссиялық тетігінің көмегімен айналу. сумен Driven, турбиналы электр бұрылады, жұмыс істеп, оның з бөлігін жоғалтады. PE, бір з қосымша, аспан жазықтықта жоғары Flying. орган демалыс күйінде болса, яғни, Жерге оның жылдамдығы салыстырмалы нөлге тең, және жерге оның CE салыстырмалы нөлге тең болады. Ол үлкен салмағы және ол жылжытылады болатын жылдамдығы, көп, ол TBE деп эксперименттік құрылды. төмендегідей математикалық өрнек үдемелі қозғалыс кинетикалық энергиясын формуласы:

Қайда K - кинетикалық энергия, м - салмағы, V - жылдамдық.

кинетикалық энергиясының өзгеруі

дененің қозғалыс жылдамдығы анықтамалық жүйесін таңдауына байланысты айнымалы болғандықтан, мән CE орган, сондай-ақ, оның іріктеу байланысты. кинетикалық энергиясының өзгеруі (IKE) дене сыртқы күші F. ағзасына әрекетке байланысты орын _тең физикалық шама E IKE орган байланысты іс-шаралар F бір күшіне, операцияны _{қоңырау:?} А Е = _K?. жылдамдықпен V ₁ қозғалатын орган _болса, дәл осы бағытта күш F, дененің қозғалысы жылдамдығы белгілі бір мән V ₂ т уақыт аралығында _өседі. Бұл жағдайда, IKE болып табылады:

Қайда м - дене массасы; D - дене жолды өту; V _f1 = (V ₂ - V _1); V _F2 = (V ₂ + V _1); а = F: м. Бұл формула кинетикалық энергиясы өзгереді қанша, есептеледі үшін бұл. cosά күші F векторлар мен жылдамдығы V. арасындағы бұрышы, онда, _Е = Flcos: _a? Формула-ақ мынадай түсіндіру болуы мүмкін

орташа кинетикалық энергиясы

Кинетикалық энергиясы осы жүйеге тиесілі түрлі нүктелерінің жылдамдығы анықталады энергия болып табылады. Алайда, бұл әр түрлі сипаттайтын екі энергия ажырата қажет екенін ескеріңіз : қозғалыстың түрлері трансляциялық және айналмалы. орташа кинетикалық энергиясы бұл жағдайда (SKE) жалпы бүкіл жүйенің энергетика және ақыл оның билік арасындағы орташа айырмашылық болып табылады, яғни, шын мәнінде, оның мөлшері - бұл әлеуетті энергиясын орташа мәні болып табылады. орташа кинетикалық энергиясы формуласы:

K онда - тұрақты Больцмана; T - температура. Бұл теңдеу молекулалық-кинетикалық теориясының негізі болып табылады.

газ молекулаларының орташа кинетикалық энергиясы

Көптеген эксперименттер берілген температурада алға қозғалысы газ молекулаларының орташа кинетикалық энергиясы бірдей болып табылады және газ түріне байланысты емес екенін анықтады. Сонымен қатар, ол сондай-ақ ^{шамамен} 1 C SKE кезінде газ жылыту бір және сол құны ауқымдану болады екендігі анықталды. Дәлірек айтқанда, мән прогрессивті қозғалыс газ молекулаларының орташа кинетикалық энергиясы болып табылады не есептеу мақсатында :? E _K = 2,07 х 10 ^-23 Дж / ° ^С болып табылады, ол кем дегенде тағы бір білуге, бұл салыстырмалы құны қосымша, қажет энергия үдемелі қозғалыс абсолютті мәні. физика, жеткілікті дәл анықталады температуралардың кең ауқымы үшін маңызы. Мысалы, T = 500 ^{° С} кезінде мәні (? Е _К және Е _К) біле = 1600 х 10 ^-23 трансляциялық қозғалысы Ek молекуласының кинетикалық энергиясы Дж _2, біз берілген температурада молекулалардың үдемелі қозғалыс ретінде энергиясын есептеуге болады, және шешу кері проблема - энергетикалық құндылықтар жиынтығы температурасын анықтау үшін.

Соңында, біз молекулалардың орташа кинетикалық энергиясын, формуланы қорытынды жасауға болады ол жоғарыда көрсетілген ғана (және заттардың агрегаттық кез келген мемлекет үшін) абсолюттік температурасына байланысты.

жалпы механикалық энергияның сақталу заңы

ауырлық күшінің әсерінен денелердің қозғалысын және серпімді күш зерттеу _N әлеуетті энергиясы E деп аталатын физикалық шама бар екенін _{көрсетті;} E _үшін - Δ E _{N =:?} Ол дене кадрдың байланысты, және оның өзгеруі IKE теңестіріледі, кері белгімен алынады, _ол. Осылайша, з және гравитациялық күштер мен серпімді күштер ынтымақтасуға PE дене өзгерістер, көлемі 0 отыр:? Δ E _N + E _K органның координаттар ғана тәуелді = 0. күштер, консервативті деп аталады. тартымды күші мен серпімділік консервативті күштер болып табылады. дененің кинетикалық және потенциалдық энергиясының қосындысы жалпы механикалық энергиясы: E _N + _K = E E.

ең дәл эксперименттер дәлелденген Бұл факт,
механикалық энергияның сақталу заңы деп аталады. дене салыстырмалы жылдамдығына байланысты күшін, өзара іс-қимыл болса, органдарды өзара іс-қимыл жүйесін механикалық энергиясы сақталмайды. емес консервативті деп аталады, осы типті күштер, мысал, үйкеліс күші болып табылады. Сіз үйкеліс күшінің органының әрекет етсе, онда ол үйкеліс күштерінің қарсы жұмысты орындауға пайдаланылады бөлігі болып табылады энергиясын жұмсау үшін оларды жеңу үшін қажет. ол үнемдеу және энергия түрлендіру жалпы заң арнайы іс болып табылады, өйткені Дегенмен, энергияның сақталу заңының бұзылуы, тек ойдан болып табылады. Дене энергетикалық жоғалады және қайта пайда болады ешқашан: ол тек бір түрден екінші түрге ауыстырылды. табиғат Бұл заң, ол барлық жерде жүзеге асырылады, өте маңызды болып табылады. Ол сондай-ақ, кейде сақтау және энергия трансформациясы жалпы заң деп те атайды.

дененің ішкі энергиясының, кинетикалық энергия және ықтимал арасындағы байланыс

дененің ішкі энергиясы (U) - бұл оның толық органның энергия минус сыртқы өрісі күшті тұтастай және оның ЕО ПЭ органы болып табылады. Осы жылдан бастап, біз ішкі энергетика молекулалар, ПЭ және vnutremolekulyarnoy энергия арасындағы өзара іс-қимыл TBE кездейсоқ қозғалыс тұрады деген қорытынды жасауға болады. Ішкі энергия - жүйесі мемлекеттің бір функция, былай дейді: жүйе осы күйінде болса, оның ішкі энергиясы қарамастан, бұрын не болғанын, оның тән мәнді қабылдайды.

релятивизм

жарық жылдамдығына органның жылдамдығы, кинетикалық энергиясы келесі формуламен табылған кезде:

дененің кинетикалық энергиясы, жоғарыда жазылған формула, сондай-ақ мынадай принцип бойынша есептеуге болады:

кинетикалық энергиясын табу мәселелері мысалдары

1. 18 км / сағ жылдамдықпен жүгіру, 300 м / с жылдамдықпен, ал 60 кг салмағы адамға ұшатын, 9 г салмағы кинетикалық энергиясы доп салыстырыңыз.

Сондықтан, біз қандай берілді: м ₁ = 0,009 кг; V ₁ = 300 м / с; ₂ м = 60 кг, V ₂ = 5 м / с.

шешім:

• E = М.В. _² кинетикалық энергиясы ^(EQ): 2.
• Біз есептеу үшін барлық деректерді бар, сондықтан E табуға және адамның және доп _үшін.
• E = _k1 (0,009 кг (300 м / с) х ²⁾ 2 = 405 Дж;
• _К2 = E (60 кг (5 м / с) х ²⁾ 2 = 750 Дж
• E _k1

Жауап: шардың кинетикалық энергиясы адам аз.

2. Дене 10 кг, ол шығарылды, содан кейін 10 м биіктікке көтерілді. Қандай EC 5 м биіктікте болады? Air қарсылық ескермеуге рұқсат етіледі.

Сондықтан, біз қандай берілді: м = 10 кг; H = 10 м; ₁ сағ = 5 м; G = 9,81 Н / кг. E _k1 -

Шешім:

• Белгілі бір биіктікке дейін көтерілген белгілі массаның денесі әлеуетті энергияға ие: E _n = mgh. Дене құлап кетсе, онда кейбір биіктікте _1-ші пота болады. Energy E _n = mgh ₁ және kin. E _k1 энергиясы _. Кинетикалық энергияны дұрыс табу үшін, жоғарыда келтірілген формула көмектеспейді, сондықтан келесі алгоритм көмегімен мәселені шешеміз.
• Бұл қадамда энергияны сақтау туралы заңды қолданамыз және жазыңыз: E _n1 + E _k1 = E _n.
• Сонда E _k1 = E _n - E _n1 = mgh - mgh ₁ = mg (hh ₁ ).
• Формулада біздің құндылықтарымызды алмастырамыз: E _k1 = 10 x 9.81 (10-5) = 490.5 J.

Жауап: E _k1 = 490.5 Джуле.

3. массасы m және радиус R- ге ие шкаласы орталықтан өтетін ось айналасында айналады. Винтельді айналдырудың бұрыштық жылдамдығы ω . Соққы тығынның тоқтауына кедергі жасау үшін F- дің _{үйкеліс} күшімен жұмыс істейтін тежегіш түйреуіш оның шетіне қарай басылады. Толқынды толығымен тоқтауға қанша рет бұрылады? Қарама-қарсы гирлдің массасы шетіне қарай шоғырланған.

Міне, бізге беріледі: м; R; Ω; F _{үйкелісі.} N -?

Шешім:

• Мәселенің шешілуіне қарай, біз винтельдер бұрылысын радиус R және массалық м, жұқа бірқалыпты құрсауына ұқсас етіп қарастырамыз , ол бұрыштық жылдамдықпен айналады .
• Мұндай дененің кинетикалық энергиясы: E _k = (J ω ² ): 2, мұндағы J = m R ² .
• Велосипед тежегіші тоқтайды, егер барлық ТЭ-лері үйкеліс күші F тежегіштің аяқ-киімі мен жиегі арасындағы үйкеліс күшін жеңуге жұмсалса: E _k = F _{үйкелісінің} * s _, мұнда S - 2 πRN болатын тоқтату қашықтығы .
• Сондықтан, F ерітіндісі * 2 πRN = (M R ² ω ² ): 2, мұндағы N = ( m ω ² R): (4 π F тр).

Жауап: N = (mω ² R): (4πF _tr).

Қорытындылай келе

Энергия өмірдің барлық аспектілеріндегі ең маңызды компонент болып табылады, өйткені онсыз бірде-бір орган жұмыс істей алмайды, соның ішінде адам. Біз мақалада қандай энергия бар екенін нақты түсіндіріп, оның құрамдастарының бірі - кинетикалық энергияның барлық аспектілерін егжей-тегжейлі таныстыру планетамыздағы көптеген процестерді жүзеге асыруға көмектеседі. Және кинетикалық энергияны қалай табуға болады, жоғарыда келтірілген формулалардан және проблемаларды шешудің мысалдарынан білуге болады.