Động năng: định nghĩa công thức. Tìm động năng của các phân tử, chuyển động tịnh tiến, mùa xuân, cơ thể, phân tử khí?

kinh nghiệm hàng ngày cho thấy tài sản của cơ thể có thể được di chuyển và di chuyển để ngăn chặn. Chúng tôi luôn một cái gì đó để làm trên toàn thế giới đang nhộn nhịp, mặt trời chiếu sáng ... Nhưng đâu con người, động vật, và trong tự nhiên nói chung đến từ sức mạnh để làm công việc này? Dù biến mất chuyển động cơ học mà không có một dấu vết? Nó sẽ bắt đầu để di chuyển nếu cơ thể là một trong không làm thay đổi lưu lượng khác? Tất cả điều này sẽ được thảo luận trong bài viết của chúng tôi.

Khái niệm về năng lượng

Đối với động cơ hoạt động, trong đó truyền đạt ô tô di chuyển, máy kéo, đầu máy xe lửa, máy bay cần phải có nhiên liệu mà là một nguồn năng lượng. Máy điện truyền chuyển động bằng phương tiện điện. Do năng lượng của nước rơi xuống từ trên cao, hydroturbine biến kết nối với máy điện, tạo ra một dòng điện. Man để tồn tại và làm việc, cũng cần năng lượng. Họ nói rằng theo thứ tự, để thực hiện một số loại công việc, bạn cần năng lượng. năng lượng là gì?

• Quan sát 1. Nâng cao bóng trên mặt đất. Trong khi anh đang ở trong một trạng thái an bình, công việc cơ khí không được thực hiện. Hãy để anh ta đi. Dưới ảnh hưởng của lực hấp dẫn bóng rơi xuống đất từ độ cao nhất định. Trong sự sụp đổ của bóng được thực hiện công việc cơ khí.
• Quan sát 2. somknite mùa xuân, chúng tôi sửa chữa nó và đưa các chủ đề trên sên mùa xuân. Đốt cháy sợi, mùa xuân nằm phẳng và nâng cao trọng lượng sắt ở độ cao nhất định. Mùa xuân công việc cơ khí thực hiện.
• 3. Quan sát xe đẩy sẽ sửa chữa các que với khối ở cuối. Sau khi chủ đề khối perekinem, một đầu trong số đó là vết thương trên trục xe đẩy đồng bob treo khác. Buông các giếng mỏ. Dưới ảnh hưởng của lực hấp dẫn , anh sẽ chìm xuống và cung cấp cho các xe đẩy. Bob thực hiện công việc cơ khí.

Sau khi phân tích tất cả các quan sát trên, chúng ta có thể kết luận rằng nếu sự tương tác cơ thể hoặc cơ quan nhiều trong công việc cơ khí được thực hiện, người ta nói rằng họ có một sức mạnh cơ khí hoặc năng lượng.

Khái niệm về năng lượng

Năng lượng (từ năng lượng Hy Lạp từ -. Các hoạt động) - một đại lượng vật lý đặc trưng cho khả năng cơ quan để thực hiện công việc. Các đơn vị của năng lượng, và cũng làm việc trong hệ thống SI là một Joule (J 1). Năng lượng thư ký hiệu bằng chữ E. Từ thí nghiệm trên, rõ ràng là cơ thể thực hiện công việc khi chuyển từ một tiểu bang khác. trong đó năng lượng cơ thể thay đổi (giảm), và các công việc cơ khí là tương đương với kết quả của một sự thay đổi trong sức mạnh cơ khí của nó được thực hiện bởi cơ thể.

Các loại năng lượng cơ học. Khái niệm về năng lượng tiềm năng

Phân biệt 2 loại năng lượng cơ học: tiềm năng và động năng. Bây giờ một cái nhìn sâu hơn về năng lượng tiềm năng.

Năng lượng tiềm năng (PE) - là năng lượng được xác định bởi vị trí tương đối của các cơ quan tương tác hoặc các bộ phận của cơ thể riêng của mình. Vì mỗi cơ thể và trái đất hút lẫn nhau, ví dụ, chúng tương tác, PE cơ thể lớn lên so với mặt đất, sẽ phụ thuộc vào chiều cao của thang máy h. Càng cao cơ thể được nâng lên, càng có nhiều PE của mình. Nó được thành lập thực nghiệm rằng PE không chỉ phụ thuộc vào chiều cao mà tại đó nó được nâng lên, mà còn về trọng lượng cơ thể. Nếu cơ thể được nâng lên cùng một chiều cao, cơ thể có một khối lượng lớn hơn sẽ có một lớn hơn và PE. Công thức của năng lượng như sau: E _n = MGH, trong đó E _n - là một năng lượng tiềm năng, m - khối cơ thể, g = 9,81 H / kg, h - chiều cao.

Thế năng của lò xo

Năng lượng tiềm năng của cơ thể đàn hồi bị biến dạng gọi là giá trị vật chất E _{f mà} khi điều chỉnh tốc độ của phong trào tịnh dưới tác động của lực đàn hồi giảm chính xác càng nhiều càng tăng động năng. Springs (như cơ thể đàn hồi bị biến dạng khác) có PE, tương đương với một nửa số sản phẩm của k độ cứng cho biến dạng vuông: x = kx ^2: 2.

Động năng: công thức và định nghĩa của

Đôi khi giá trị của tác phẩm cơ khí có thể được nhìn thấy mà không cần dùng các khái niệm về lực lượng và chuyển động, tập trung vào thực tế là công việc đại diện cho sự thay đổi trong năng lượng của cơ thể. Tất cả những gì chúng tôi có thể cần - là khối lượng của một cơ thể và bắt đầu của nó và tốc độ kết thúc mà sẽ dẫn chúng ta đến động năng. Động năng (KE) - năng lượng do cơ thể do sự chuyển động của riêng mình.

Động năng là gió, nó được sử dụng để truyền đạt tuabin gió chuyển động. Được dẫn dắt bởi khối lượng của không khí dưới áp lực lên mặt phẳng nghiêng của cánh tuabin gió, và buộc họ phải quay đầu lại. Rotation bởi cơ chế truyền tải hệ thống truyền tải thực hiện một công việc cụ thể. Được dẫn dắt bởi các nước, biến sức mạnh tuabin, mất một phần của CE của nó, làm việc. Bay cao trong mặt phẳng trên bầu trời, ngoài PE, một CE. Nếu cơ thể trong trạng thái nghỉ ngơi, tức là vận tốc của nó tương đối so với Trái đất là zero, và CE của nó so với trái đất là zero. Nó được thành lập thực nghiệm rằng càng có nhiều trọng lượng và tốc độ mà nó di chuyển, nó hơn TBE. Công thức của động năng của chuyển động tịnh tiến trong biểu thức toán học như sau:

Trong đó K - động năng, m - cân, v - tốc độ.

Sự thay đổi trong động năng

Kể từ khi tỷ lệ chuyển động của cơ thể có thể thay đổi tùy thuộc vào sự lựa chọn của hệ quy chiếu, một cơ quan CE giá trị cũng phụ thuộc vào lựa chọn của mình. Thay đổi động năng cơ thể (IKE) xảy ra do tác động trên cơ thể của các lực lượng bên ngoài F. _? Một đại lượng vật lí tương đương _với E IKE cơ thể do một lực lượng hành động F, gọi hoạt động: Một công thức E = _k. Nếu một cơ thể được di chuyển với tốc độ v _1, lực F, trùng hợp với sự chỉ đạo, vận tốc chuyển động của cơ thể sẽ tăng lên trong khoảng thời gian t đến một giá trị nhất định v _2. Trong trường hợp này, IKE là:

Trong trường hợp m - khối lượng của cơ thể; d - con đường đi qua bởi cơ thể; V _f1 = (V ₂ - V _1); V _f2 = (V ₂ + V _1); a = F: m. Đó là công thức này được tính toán, bao nhiêu năng lượng động học được thay đổi. Công thức cũng có thể có giải thích như sau: _cho E = Flcos ά, trong đó cosά là góc giữa các vectơ của lực F và V. vận _tốc?

Động năng trung bình

Kinetic năng lượng là năng lượng được xác định bởi tốc độ của sự khác nhau điểm đó thuộc về hệ thống này. Tuy nhiên, lưu ý rằng nó là cần thiết để phân biệt giữa hai năng lượng đặc trưng khác nhau loại phong trào: tịnh tiến và quay. Động năng trung bình (SKE) trong trường hợp này là sự khác biệt trung bình giữa tổng năng lượng của toàn bộ hệ thống và sức mạnh của nó trong tâm trí, có nghĩa là, trên thực tế, kích thước của nó - đó là giá trị trung bình của năng lượng tiềm năng. công thức động năng trung bình là:

nơi k - là hằng số Boltzmann; T - nhiệt độ. Đó là phương trình này là cơ sở của lý thuyết phân tử-động.

Động năng trung bình của các phân tử khí

Nhiều thí nghiệm đã tiết lộ rằng động năng trung bình của các phân tử khí trong phong trào về phía trước ở nhiệt độ nhất định là giống nhau và không phụ thuộc vào loại khí. Hơn nữa, nó cũng đã được phát hiện ra rằng khí nóng vào ^khoảng 1 C SKE được tăng lên bởi một và cùng giá trị. Chính xác hơn, giá trị là :? E _k = 2,07 x 10 ^-23 J / ° ^C. Để tính toán động năng trung bình của các phân tử khí trong phong trào tiến bộ là gì, nó là cần thiết, ngoài giá trị tương đối này, phải biết ít nhất một nhiều giá trị tuyệt đối của chuyển động tịnh tiến của năng lượng. Trong vật lý, các giá trị cho một loạt các nhiệt độ xác định đầy đủ chính xác. Ví dụ, tại t = 500 ^{° C} động năng của chuyển động tịnh tiến Ek phân tử = 1600 x 10 ^-23 J. 2 Biết được giá trị (? E _k và E _k), chúng tôi có thể tính toán năng lượng như một chuyển động tịnh tiến của các phân tử ở nhiệt độ nhất định, và để giải quyết ngược vấn đề - để xác định nhiệt độ trên các thiết lập các giá trị năng lượng.

Cuối cùng, chúng ta có thể kết luận rằng động năng trung bình của các phân tử, công thức đó là hiển thị ở trên chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ tuyệt đối (và đối với bất kỳ trạng thái tập hợp của các chất).

Các định luật bảo toàn năng lượng toàn phần cơ khí

Nghiên cứu chuyển động của các cơ quan dưới tác động của trọng lực và lực đàn hồi cho thấy rằng có một đại lượng vật lý được gọi là năng lượng tiềm năng E _n; nó phụ thuộc vào khung cơ thể, và sự thay đổi của nó được tương đương IKE, được chụp với dấu ngược lại: Δ E _{n =} - E _để?. Như vậy, lượng CE và những thay đổi cơ thể PE, mà phối hợp với lực hấp dẫn và lực lượng đàn hồi là 0: Δ E _n + E _k = 0. Các lực lượng mà chỉ phụ thuộc vào tọa độ của cơ thể, được gọi là bảo thủ. Lực hấp dẫn và độ đàn hồi là lực bảo toàn. Tổng động năng và tiềm năng của cơ thể là tổng năng lượng cơ học: E _n + _k = E E.

Thực tế này, trong đó đã được chứng minh là các thí nghiệm chính xác nhất,
được gọi là định luật bảo toàn cơ năng. Nếu cơ thể tương tác lực lượng, mà phụ thuộc vào vận tốc tương đối, năng lượng cơ học của hệ thống các cơ quan tương tác sẽ không được lưu. Một ví dụ về các lực lượng thuộc loại này, được gọi là phi bảo thủ, là lực ma sát. Nếu bạn hành động trên cơ thể của các lực ma sát, nó là cần thiết để vượt qua chúng để rộng năng lượng là một phần của nó được sử dụng để thực hiện công việc chống lại các lực lượng của ma sát. Tuy nhiên, vi phạm pháp luật bảo toàn năng lượng chỉ là tưởng tượng, bởi vì nó là một trường hợp đặc biệt của pháp luật chung về bảo tồn và chuyển hoá năng lượng. năng lượng cơ thể không bao giờ biến mất và lại xuất hiện: cô chỉ chuyển từ dạng này sang dạng khác. Luật này có tính chất rất quan trọng, nó được thực hiện ở khắp mọi nơi. Nó cũng đôi khi được gọi là luật chung về bảo tồn và chuyển hoá năng lượng.

Truyền thông giữa các năng lượng bên trong của cơ thể, động học và năng lượng tiềm năng

Năng lượng nội bộ (U) của cơ thể - đó là năng lượng của mình đầy đủ của cơ thể trừ đi cơ thể của EC nói chung và PE của nó trong lĩnh vực thế mạnh bên ngoài. Từ đây chúng ta có thể kết luận rằng năng lượng nội bộ bao gồm TBE chuyển động ngẫu nhiên của các phân tử, tương tác giữa PE và năng lượng vnutremolekulyarnoy. năng lượng nội bộ - một chức năng duy nhất có giá trị của trạng thái hệ thống, mà nói như sau: nếu hệ thống ở trạng thái này, năng lượng nội bộ của mình mất giá trị vốn có của nó, bất kể những gì đã xảy ra trước đó.

quan niệm tương đối

Khi tốc độ của cơ thể gần với vận tốc ánh sáng, động năng được tìm thấy bằng công thức sau:

Động năng của cơ thể, công thức đã được viết ở trên, cũng có thể được tính toán theo nguyên tắc sau đây:

Ví dụ về các vấn đề để tìm ra một động năng

1. Hãy so sánh bóng động năng nặng 9 g, bay với tốc độ 300 m / s, và một người có trọng lượng 60 kg, chạy với tốc độ 18 km / h.

Vì vậy, những gì chúng tôi đã đưa ra: m ₁ = 0,009 kg; V ₁ = 300 m / s; ₂ m = 60 kg, V ₂ = 5 m / s.

giải pháp:

• Động năng (Eq) _E = mv ^2: 2.
• Chúng tôi có tất cả các dữ liệu để tính toán, và do đó _để tìm E và cho người đó và cho bóng.
• E = _k1 (x 0.009 kg (300 m / s) ²⁾ 2 = 405 J;
• _K2 = E (x 60 kg (5 m / s) ²⁾ 2 = 750 J.
• E _k1

Trả lời: Động năng của quả bóng là ít hơn con người.

2. Body 10 kg được nâng lên độ cao 10 m, sau đó nó được phát hành. Có gì EC nó sẽ được ở độ cao 5 m? sức cản không khí được phép bị lơ là.

Vì vậy, những gì chúng tôi đã được đưa ra: m = 10 kg; h = 10 m; ₁ h = 5 m; g = 9,81 N / kg. E _k1 -

giải pháp:

• Phần nội dung của khối lượng nhất định, nâng lên một tầm cao nhất định, năng lượng tiềm năng là: E = _p MGH. Nếu cơ thể rơi, nó là ở độ cao h nào đó ₁ sẽ có mồ hôi. năng lượng E = MGH _{yêu cầu 1} và Kin. năng lượng E _k1. Để đúng tìm thấy động năng của công thức, mà đã được trình bày ở trên, không hoạt động, và do đó giải quyết vấn đề theo thuật toán sau đây.
• Trong bước này, bạn sử dụng các định luật bảo toàn năng lượng, và chúng ta có thể viết: E _n1 + E _k1 = E _n.
• Sau đó E _k1 = E _n - E _n1 = MGH - MGH ₁ = mg (hh _1).
• Thay giá trị trong công thức của chúng tôi, chúng tôi có được: E = 10 x _k1 9,81 (10-5) = 490,5 J.

Trả lời: E _k1 = 490,5 J.

3. Một bánh đà khối lượng song sinh có một khối lượng m và bán kính R, được quấn quanh một trục đi qua trung tâm của nó. Gói vận tốc góc của bánh đà - ω. Để ngăn chặn các bánh đà để vành của nó được ép đối với giày phanh tác động lên nó với một _{ma sát} lực _F. Có bao nhiêu cuộc cách mạng sẽ làm cho bánh đà dừng hẳn? Đưa vào tài khoản mà trọng lượng của bánh đà được tập trung vào vành.

Vì vậy, những gì chúng tôi đã được đưa ra: m; R; ω; F _{ma sát.} N -?

giải pháp:

• Trong việc giải quyết vấn đề sẽ cho rằng đà bánh đà như biến hoop mỏng đồng nhất với một R bán kính và khối lượng m, mà lần lượt với một vận tốc góc ω.
• Động năng của cơ thể bằng: E _a = (J ω ²⁾ 2, trong đó J = m R ^2.
• Bánh đà dừng dưới điều kiện là tất cả của nó chi cho công việc TBE để vượt qua những _{xích mích} lực ma sát F _{tạo ra} giữa giày phanh và vành: _trong E = F ma sát * s, nơi s - là khoảng cách dừng, tương đương với 2 πRN.
• Do đó, F * 2 _{ma sát} πRN = (M R ² ω ²⁾ 2 trong đó N = (m ω ² R): (4 π F mp).

Trả lời: N = (mω ² R): (4πF _mp).

Tóm lại

Năng lượng - là một thành phần thiết yếu trong tất cả các khía cạnh của cuộc sống, bởi vì không có nó, không có cơ thể sẽ không thể thực hiện công việc, bao gồm cả con người. Chúng tôi cho rằng bài viết mà bạn đã chỉ rõ rằng nó là một quyền lực, và mô tả chi tiết của tất cả các khía cạnh của một trong những thành phần của nó - động năng - sẽ giúp bạn hiểu các quá trình nhiều xảy ra trên hành tinh chúng ta. Và làm thế nào để tìm ra động năng, bạn có thể học hỏi từ những ví dụ về các công thức và giải quyết vấn đề của các bên trên.