Enerxía cinética: a definición fórmula. Atope a enerxía cinética das moléculas, movemento de translación, primavera, corpo, moléculas de gas?

A experiencia cotiá demostra que a propiedade do corpo pode ser movido, e mudouse para parar. Estamos sempre algo para facer en todo o mundo é movido, o sol brilla ... Mais de onde veu humana, animal e de natureza en xeral veñen de forza para facer este traballo? Se desaparece movemento mecánico sen deixar rastro? Que vai comezar a mover-se o corpo é un, sen alterar o outro tráfico? Todo isto será discutido no noso artigo.

O concepto de enerxía

Para o funcionamento do motor, o que transmitir automóbiles movemento, tractores, locomotoras, avións precisan dun combustible que é unha fonte de enerxía. As máquinas eléctricas transmitir movemento por medio de electricidade. Debido á enerxía da auga que cae dunha altura, hydroturbine súa vez conectado a máquinas eléctricas, a xeración dunha corrente eléctrica. Home de existir e de traballo, tamén precisan de enerxía. Din que en orde, a fin de realizar algún tipo de traballo, ten que de enerxía. Que é enerxía?

• Observación 1. Levante o balón por riba do chan. Mentres está nun estado de tranquilidade, non se realiza o traballo mecánico. Deixar ir. Baixo a influencia da gravidade o balón cae no chan desde unha certa altura. Durante a caída do balón realízase traballo mecánico.
• Observación 2. primavera somknite, nós resolve-lo e poñer o fío na lesma primavera. Incendiar o fío, a primavera está plana e levantar o peso de ferro a unha certa altura. Mola traballo mecánico realizado.
• 3. Observación Trol ha fixar a hasta co bloque no extremo. Despois fío bloque perekinem, dunha extrema do cal é enrolado no eixe cesta e na outra Bob exame. Deixe de lado a chumbo. Baixo a influencia da gravidade , que vai afundir para abaixo e dar o carro. Bob realizou un traballo mecánico.

Tras analizar todos a observación anterior, podemos concluír que, se a interacción organismo ou organismos distintos durante o traballo mecánico se realiza, dise que teñen unha forza mecánica ou enerxía.

O concepto de enerxía

Enerxía (da palabra grega enerxía -. Actividades) - unha cantidade física que caracteriza a capacidade dos corpos para realizar o traballo. A unidade de enerxía, e tamén funciona no sistema de si é un Joule (J 1). A carta de enerxía representado pola letra E. A partir dos experimentos anteriores, está claro que o corpo realiza un traballo ao pasar dun estado a outro. en que a enerxía do corpo varía (diminúe), eo traballo mecánico é igual ao resultado dun cambio na súa potencia mecánica realizada polo corpo.

Tipos de enerxía mecánica. O concepto de enerxía potencial

Distinguir 2 tipos de enerxía mecánica: potencial e cinética. Agora, unha mirada máis atento a enerxía potencial.

A enerxía potencial (PE) - é a enerxía determinada pola posición relativa dos corpos que interactúan ou partes do propio corpo. Xa que cada corpo ea terra se atraen, é dicir, interactúan, o corpo PE levantada por riba do chan, dependerá da altura do ascensor h. Canto maior sexa o corpo sexa elevado, máis a súa PE. Estableceuse experimentalmente que PE non depende só da época na que se plantexa, pero tamén sobre o peso corporal. Se o corpo é levado á mesma altura, tendo o corpo dunha masa maior terá un maior e PE. A fórmula da enerxía como segue: E = _N MGH, en que é _n - é unha enerxía potencial, m - masa corporal, G = 9,81 H / kg, H - altura.

A enerxía potencial da primavera

A enerxía potencial do corpo elasticamente deformado chamado valor físico e _{f, que} ao axustar a velocidade de movemento de translación baixo a acción de forzas elásticas diminúe exactamente, como os aumentos de enerxía cinética. Resortes (como outro corpo elasticamente deformado) ten o PE, o que é igual a metade do produto da rixidez k para cadrado deformación: x = KX ^2: 2.

Enerxía cinética: a fórmula ea definición de

Ás veces o valor do traballo mecánico pode ser visto sen o uso dos conceptos de forza e movemento, concentrando-se no feito de que o traballo representa o cambio na enerxía do corpo. Todo o que pode ter - é a masa dun corpo eo seu inicio e velocidade final que nos levará á enerxía cinética. A enerxía cinética (KE) - a enerxía atribuível ao corpo debido ao seu propio movemento.

A enerxía cinética é o vento, é usado para transmitir turbinas eólicas movemento. Conducido pola masa de aire a presión sobre o plano inclinado de ás de turbina eólica, e forzalos a virar-se. Rotación por mecanismo de transmisión sistema de transmisión de realizar un traballo específico. Motivados pola auga, transforma a potencia da turbina, perde parte do seu CE, facendo o traballo. Voando alto no plano do ceo, ademais de pé, a CE. Se o corpo está nun estado de repouso, é dicir, a súa velocidade en relación á Terra é cero, eo seu CE en relación á Terra é cero. Estableceuse experimentalmente que canto maior sexa o peso ea velocidade con que se move, máis TBE. A fórmula da enerxía cinética do movemento de translación na expresión matemática é a seguinte:

Onde K - enerxía cinética, m - peso, V - velocidade.

O cambio na enerxía cinética

Sempre que a taxa de movemento do corpo é variable, dependendo da elección do sistema de referencia, un corpo valor CE tamén depende da súa selección. Cambio no corpo de enerxía cinética (IKE) ocorre debido á acción sobre o corpo da forza externa F. _Unha cantidade física que é igual _ao corpo IKE e, debido a unha forza da acción de F, chamada operación :? A E = _k. Un corpo que se move a unha velocidade v, _1, a forza F, o que coincide coa dirección, a velocidade de movemento do corpo pode aumentar o período de tempo t para un determinado valor v _2. Neste caso, o IKE é:

Onde m - a masa do corpo; d - o camiño percorrido polo corpo; V = _f1 (V ₂ - V _1); V = _F2 (V ₂ V _1); a = F: m. É por esta fórmula é calculada, a cantidade de enerxía cinética é modificado. A fórmula tamén pode ter a seguinte interpretación: _a E = Flcos ά, en que cosά é o ángulo entre os vectores de forza F ea velocidade _V.?

A enerxía cinética media

A enerxía cinética é a enerxía determinada pola velocidade dos diferentes puntos que pertencen a este sistema. Con todo, ser consciente de que é necesario distinguir entre dous enerxía que caracterizar os diferentes tipos de movemento: translacionais e rotacionais. A enerxía cinética media (SKE) neste caso é a diferenza media entre o total de enerxía de todo o sistema eo seu poder de mente, isto é, de feito, o seu tamaño - é o valor medio da enerxía potencial. a fórmula media enerxía cinética é:

onde k - é a constante de Boltzmann, T - temperatura. É esa ecuación é a base da teoría molecular-cinética.

A enerxía cinética media das moléculas de gas

Numerosas experiencias revelaron que a enerxía cinética media das moléculas de gas en movemento para adiante a unha temperatura dada é a mesma e non depende do tipo de gas. Ademais, constatouse igualmente que o gas de calefacción a ^{preto de} 1 C SKE increméntase dun eo mesmo valor. Máis precisamente, o valor é:? E _k = 2,07 x 10 ^-23 J / º ^C. A fin de calcular o que é a enerxía cinética media das moléculas de gas en movemento progresista, é necesario, en adición a este valor relativo, a saber, polo menos, un o valor absoluto do movemento de translación de enerxía. Na física, os valores para unha ampla gama de temperaturas suficientemente determinada con precisión. Por exemplo, a T = 500 ^{° C} a enerxía cinética do movemento de translación Ek molécula = 1,600 x 10 ^-23 J. 2 Coñecer o valor (? E _K e E _k), pódese calcular a enerxía como un movemento de translación das moléculas a unha temperatura dada, e para resolver problema inverso - para determinar a temperatura no conxunto de valores de enerxía.

Por último, podemos concluír que a enerxía cinética media das moléculas, a fórmula que aparece enriba depende só da temperatura absoluta (e para calquera estado de agregación das substancias).

A lei da conservación da enerxía mecánica total

Estudar o movemento dos corpos baixo a acción da gravidade ea forza elástica amosa que hai unha cantidade física que se chama potencial de enerxía E _n; depende da estrutura do corpo, ea súa mudanza é equiparado IKE, que é tomado co sinal oposto: Δ E _{n =} - E _{a ?.} Así, a cantidade de CE e cambios no corpo PE, que cooperan coas forzas gravitacionais e forzas elásticas e 0 :? E Δ _n + e _K = 0. As forzas que dependen só as coordenadas do corpo, son chamados de conservador. A forza de atracción e forzas de elasticidade son conservadoras. A suma da enerxía cinética e potencial do corpo é a enerxía mecánica total: E _n + _k = E E.

Este feito, que foi probado os experimentos máis precisos,
chamada a lei da conservación da enerxía mecánica. Se o corpo interactuar forzas, que dependen da velocidade relativa, a enerxía mecánica do sistema de corpos interactuando non é salvo. Un exemplo das forzas deste tipo, que son chamados non conservativa, é a forza de rozamento. Se actuar sobre o corpo da forza de rozamento, é necesario para superalo los de gastar enerxía que é parte do que se emprega para realizar o traballo contra as forzas de fricción. Con todo, a violación da lei da conservación da enerxía é de só imaxinario, porque é un caso especial da lei xeral de conservación e transformación de enerxía. enerxía corpo nunca desaparece e reaparece: ela só converter dunha forma a outra. Esta lei da natureza é moi importante, está feito en todas as partes. Tamén por veces chamada a lei xeral de conservación e transformación de enerxía.

A comunicación entre a enerxía interna do corpo, a cinética e enerxía potencial

A enerxía interna (L) do corpo - é a súa enerxía total do corpo menos o corpo do CE como un todo ea súa PE na intensidade do campo externo. A partir diso podemos concluír que a enerxía interna consiste TBE movemento aleatorio das moléculas, a interacción entre PE e enerxía vnutremolekulyarnoy. enerxía interna - unha función de valor único do estado do sistema, que di o seguinte: se o sistema está neste estado, a súa enerxía interna leva o seu valor intrínseco, independentemente do que pasou antes.

relativismo

Cando a velocidade do corpo preto da velocidade da luz, a enerxía cinética é atopado a través da seguinte fórmula:

A enerxía cinética do corpo, a fórmula que se escribiu anteriormente, pode ser calculada coa seguinte principio:

Exemplos de problemas para atopar unha enerxía cinética

1. Comparar bola de enerxía cinética de pesaxe 9 g, voando a unha velocidade de 300 m / s, e unha persoa que pesa 60 kg, rodando a unha velocidade de 18 km / h.

Entón, o que se nos deu: m ₁ = 0,009 kg; V ₁ = 300 m / s; ₂ m = 60 kg, V ₂ = 5 m / s.

solución:

• A enerxía cinética (Eq) _para E = mv ^2: 2.
• Temos todos os datos para o cálculo, e, polo tanto, _para atopar e para a persoa e para o balón.
• E = _K1 (x 0,009 kg (uns 300 m / s) ²⁾ 2 = 405 J;
• _K2 = E (x 60 kg (5 m / s) ²⁾ 2 = 750 J.
• E _K1

Resposta: A enerxía cinética do balón é menos que humanos.

2. Corpo de 10 kg foi elevado a unha altura de 10 m, tras o que foi liberada. O CE será a unha altura de 5 m? a resistencia do aire é permitido ser negligenciada.

Entón, o que se nos deu: m = 10 kg; h = 10 m; ₁ H = 5 m; g = 9,81 N / kg. E _K1 -

solución:

• O corpo de determinada masa, elevado a unha certa altura, a enerxía potencial é: E = _p MGH. Se o corpo cae, é a unha certa altura h ₁ terá un suor. enerxía E = mgh _{reivindicación 1} e Kin. E _{K1 enerxía.} Para atopar correctamente a enerxía cinética da fórmula, que se mostra arriba, non funciona e, polo tanto, resolver o problema de acordo co seguinte algoritmo.
• Nesta etapa, usa a lei da conservación de enerxía, e podemos escribir: E _n1 + E _K1 = E _n.
• E, a continuación, _K1 = E _n - E _n1 = mgh - MGH ₁ = mg (HH _1).
• Substituíndo os valores na nosa fórmula, obtense: E = 10 x _K1 9,81 (5/10) = 490,5 J.

Resposta: E _K1 = 490,5 J.

3. Un volante de masa dobre tendo unha masa m eo raio R, é enrolado en torno a un eixe que pasa polo seu centro. Inclúen velocidade angular do volante - ω. A fin de deter o volante ao marco e preme contra o calzado de freo actuando sobre el cunha _fricción forza _F. Cantas revolucións fará que o volante a unha parada completa? Leve en conta que o peso do volante é centrado no bordo.

Entón, o que se nos deu: m; R; ω; F _rozamento. N -?

solución:

• Ao resolver o problema asumirá tal volante impulso transforma marco fina homoxénea cun raio R e unha masa m, que xira a unha velocidade angular ω.
• A enerxía cinética do corpo é igual a: _{E: a} = (J ω ²⁾ 2, en que J = m ^R2.
• Volante deixar a condición de que todos os seus gastos en traballo TBE para superar a _fricción de fricción forza F _xerada entre a zapata de freo e do cerco: _en E = F * s rozamento, onde s - é a distancia de freada, que é igual a 2 πRN.
• Polo tanto, F * 2 _fricción πRN = (M R ² ω ²⁾ 2, no que n = (m ω ^2R): (4 π F PF).

Resposta: N = (mohms ^2R): (4πF _PF).

en conclusión

Enerxía - é un compoñente esencial en todos os aspectos da vida, porque sen el, ningún corpo non sería capaz de realizar o traballo, incluíndo as persoas. Cremos que o artigo que indicou claramente que é un poder, e unha descrición detallada de todos os aspectos dun dos seus compoñentes - a enerxía cinética - o axudará a entender os moitos procesos que teñen lugar no noso planeta. E como atopar a enerxía cinética, pode aprender a partir dos exemplos de fórmulas e resolución de problemas das opcións anteriores.