Kineettinen energia: kaavan määritelmä. Etsi kineettinen energia molekyylejä, etenevää liikettä, kevät, runko, molekyylit kaasua?

Päivittäinen kokemus osoittaa, että ominaisuus kehon voidaan siirtää, ja muutti lopettaa. Olemme aina jotain tekemistä ympäri maailmaa on vilkas, aurinko paistaa ... Mutta mistä ihmisten, eläinten ja luonto yleensä tulevat voimaa tehdä tätä työtä? Olipa katoaa mekaaninen liike jäljettömiin? Se alkaa liikkua, jos laitos on yksi muuttamatta muuta liikennettä? Kaikki tämä tullaan keskustelemaan meidän artikkeli.

Käsite energia

Moottorin toiminnan, jotka antavat liikkeen autoja, traktoreita, veturit, lentokoneet tarvitsevat polttoainetta, joka on energialähteenä. Sähkökoneet saada liikkumaan sähkön avulla. Koska energia veden putoamisen, hydroturbine puolestaan kytketty sähkökoneiden, tuottaa sähkövirtaa. Mies olemassa ja työn myös energiaa. He sanovat, että voidakseen, suorittaakseen jonkinlaista työtä, tarvitset energiaa. Mikä on energiaa?

• Havainnointi 1. Nosta pallo maanpinnasta. Kun hän on rauhallisuuden tilan, mekaaninen työ ei suoriteta. Päästi hänet menemään. Vaikutuksen alaisena painovoiman pallo putoaa maahan tietyltä korkeudelta. Syksyllä pallon suoritetaan mekaanista työtä.
• Havainnointi 2. somknite keväällä, me korjata sen ja laittaa lanka keväällä etana. Sytyttivät lanka, keväällä on tasaisesti ja nosta rauta paino tietyllä korkeudella. Keväällä mekaanista työtä.
• 3. Havainnointi vaunu korjaa sauva lohkon lopussa. Kun lohko perekinem lanka, jonka toinen pää on kierretty vaunun akselin ja toinen riippuva bob. Päästä irti luodin. Vaikutuksen alaisena painovoiman , hän uppoaa alas ja antaa vaunun. Bob harjoittanut mekaanista työtä.

Tutkittuaan kaikki edellä havainto, voimme päätellä, että jos yksi tai useampi elin useita vuorovaikutuksen aikana mekaanista työtä tehdään, sanotaan, että heillä on mekaanista voimaa tai energiaa.

Käsite energia

Energia (kreikan sanasta energia -. Toiminta) - fysikaalisen suureen joka luonnehtii laitosten kykyä suoriutua työstä. Energian yksikkö, ja myös toimii SI-järjestelmän on yksi joule (J 1). Kirjeen energia merkitään kirjaimella E. Edellä kokeista on selvää, että laitos suorittaa työtä, kun siirrytään yhdestä tilasta toiseen. jolloin runko energia vaihtelee (laskee), ja mekaaninen työ on yhtä suuri kuin muutoksen johdosta sen mekaanisen tehon elin suorittaa.

Tyypit mekaaniseksi energiaksi. Käsite potentiaalienergia

Erottaa 2 eri mekaanisen energian: potentiaalista ja kineettistä. Nyt tarkemmin potentiaalienergiasta.

Potentiaalienergia (PE) - on energia määritetään suhteellinen asema elinten, jotka ovat vuorovaikutuksessa tai kehon osien itse. Koska jokainen elin ja maan vetävät toisiaan, eli ne ovat vuorovaikutuksessa, PE runko nosti maanpinnan yläpuolella, riippuu korkeus hissin tuntia. Mitä suurempi runko nostetaan, sitä enemmän hänen PE. Se on kokeellisesti vahvistettu, että PE riippuu paitsi se korkeus, jolla se on esitetty, vaan myös kehon painosta. Jos kehon nostettiin samalle korkeudelle, kehon, jolla on suurempi massa on suurempi ja PE. Kaavan energia seuraavasti: E _n = mgh, jossa E _n - on mahdollinen energia, m - Body massa, g = 9,81 H / kg, h - korkeus.

Potentiaalienergia jousen

Potentiaalienergia elastisesti muotoaan kehossa fyysinen arvo E _{f joka} silloin, kun nopeuden säätämiseksi etenevän liikkeen vaikutuksen alaisena kimmovoimat laskee täsmälleen yhtä paljon kuin kineettinen energia lisääntyy. Jouset (kuten muut elastisesti muotoaan elin) on PE, joka on yhtä suuri kuin puoli tuotteen jäykkyyden k muodonmuutos neliö: x = kx ^2: 2.

Kineettinen energia: kaava ja määritelmän

Joskus arvo mekaanisen työn voi nähdä ilman käsitteiden voiman ja liikkeen, keskittyen siihen, että työ edustaa muutosta kehon energian. Kaikki että me tarvitsemme - on massa kappaleeseen ja sen alku- ja loppunopeus, joka johtaa meidät liike-energiaa. Kineettisen energian (KE) - energia johtuvat kehon johtuen oman liikkeen.

Liike-energia on tuuli, sitä käytetään antamaan liikkeen tuulivoimalaa. Ohjaa ilman massa paineen kaltevalla tasolla tuulivoimalan siivet, ja pakottaa ne kääntyä. Kierto siirtoverkon välitysmekanismia suorittavat tiettyä työtä. Driven by vesi, kääntyy turbiinin tehoa, menettää osan CE, tekevät työtä. Lentävät korkealla taivaalla tasossa lisäksi PE, CE. Jos laitos on lepotilassa, eli sen nopeus suhteessa maahan on nolla, ja sen CE maapallon suhteen on nolla. Se on kokeellisesti vahvistettu, että suurempi paino ja nopeus, jolla se liikkuu, sitä enemmän se TBE. Kaavan kineettisen energian etenevää liikettä matemaattinen lauseke on seuraava:

Jossa K - kineettinen energia, m - paino, v - nopeus.

Muutos kineettinen energia

Koska liikkeen nopeus kehon on vaihteleva riippuen valitusta viitteen järjestelmä, arvo CE-elin riippuu myös sen valintaa. Kineettisen energian muutoksen (IKE) kehon tapahtuu, koska toiminnan runkoon ulkoisen voiman F Fyysinen suure, joka on _{yhtä kuin} E IKE elin, koska voima toiminnan F, soita toiminta: A E = _k. Jos elin, joka liikkuu nopeudella v _1, voima F, joka on sama kuin suunta, liikkeen nopeus kehon kasvaa aikaväli t tiettyyn arvoon v _2. Tässä tapauksessa IKE on:

Jossa m - massa kehon; d - polku, jonka läpi rungon; V _f1 = (V ₂ - V _1); V _f2 = (V ₂ + V _1); a = F: m. Juuri tämä kaava lasketaan, kuinka paljon liike-energia muuttuu. Kaava voi olla myös seuraava tulkinta: _varten? E = Flcos ά, jossa cosa on Vektoreiden välisen kulman voiman F ja nopeus V.

Keskimääräinen kineettinen energia

Liike-energia on energia määräytyy nopeutta eri kohdista, jotka kuuluvat tähän järjestelmään. Huomaa kuitenkin, että on tarpeen erottaa kahden energian, jotka luonnehtivat eri tyyppisiä liikkeen: etenemis- ja kiertoliike. Keskimääräinen kineettinen energia (kivihiiltä) tässä tapauksessa on keskimääräinen ero kokonaisenergia koko järjestelmän ja sen valtaa mielen, eli itse asiassa sen koko - se on keskiarvo potentiaalienergia. keskimääräinen kineettinen energia kaava on:

missä k - on Boltzmannin vakio; T - lämpötila. Se on tämä yhtälö on perusta molekyyli-kineettinen teoria.

Keskimääräinen kineettinen energia kaasun molekyylien

Lukuisat kokeet ovat osoittaneet, että keskimääräinen kineettinen energia kaasun molekyylien liike eteenpäin tietyssä lämpötilassa on sama ja ei riipu kaasun tyypistä. Lisäksi havaittiin myös, että lämmitys kaasuksi ^noin 1 C kivihiiltä lisätään yhdellä ja samalla arvolla. Tarkemmin sanottuna, arvo on :? E _k = 2,07 x 10 ^-23 J / ° ^C laskemiseksi, mikä on keskimääräinen kineettinen energia kaasun molekyylien etenevä liike, on tarpeen, tämän lisäksi suhteellinen arvo, tietää ainakin yhden absoluuttinen arvo etenevää liikettä energiaa. Fysiikan, arvot monenlaisia määritetyt lämpötilat riittävän tarkasti. Esimerkiksi, t = 500 ^{° C} kineettinen energia siirtoliikkeen Ek molekyyli = 1600 x 10 ^-23 J. 2 Tietäen arvo (? E _k ja E _k), voidaan laskea energia on etenevää liikettä molekyylien tietyssä lämpötilassa, ja ratkaista käänteinen ongelma - lämpötilan määrittämiseksi on joukko energia-arvoja.

Lopuksi, voimme päätellä, että keskimääräinen kineettinen energia molekyylejä, joilla on kaava joka on esitetty edellä riippuu ainoastaan absoluuttinen lämpötila (ja mikä tahansa olomuodon aineiden).

Lain säilyttäminen koko mekaanisen energian

Tutkimalla liike elinten vaikutuksen alaisena painovoiman ja elastista voimaa osoitti, että on olemassa fysikaalinen suure, joka on nimeltään potentiaalienergia E _n; se riippuu rungosta, ja sen muutos on rinnastaa IKE, joka on otettu päinvastainen merkki: Δ E _{n =} -? _E. Näin ollen, määrä CE ja PE kehon muutokset, jotka toimivat yhdessä gravitaatiovoimat ja kimmovoimat on 0: Δ E _n +? E _k = 0. voimat, jotka riippuvat vain ruumiin koordinaatteihin, kutsutaan konservatiivinen. Vetovoimaa ja elastisuus ovat konservatiiviset voimat. Summa kineettinen ja potentiaalinen energia on ruumiin koko mekaanisen energian: E _n + _k = E E.

Tämä seikka, joka on osoittautunut tarkin kokeissa
nimeltään säilymislaki mekaanisen energian. Jos laitos vuorovaikutuksessa voimia, jotka riippuvat suhteellisesta nopeudesta, mekaanisen energian järjestelmän vuorovaikutuksessa elinten ei tallenneta. Eräs esimerkki voimat tämän tyyppisiä, joita kutsutaan ei-konservatiivinen, on voima kitka. Jos toimit runkoon kitkavoima on tarpeen niiden poistamiseksi uhrata energiaa, joka on osa sitä käytetään suorittamaan työn voimia vastaan kitkaa. Kuitenkin rikkoo lakia säästö on vain kuvitteellinen, koska se on erikoistapaus yleisestä säilymislaki ja energiansäästö. Kehon energiaa ei koskaan sulkeutuu ja avautuu uudelleen: hän vain muuntaa muodosta toiseen. Tämä luonnonlaki on erittäin tärkeä, se on tehty kaikkialla. On myös joskus kutsutaan yleisen lain säilyttämisen ja energiansäästö.

Välinen viestintä sisäinen energia kehon liike ja potentiaalienergiat

Sisäinen energia (U) kehon - se on hänen täynnä energiaa kehon miinus ruumiin EY kokonaisuutena ja sen PE ulkoisen kentänvoimakkuuden. Tästä voimme päätellä, että sisäinen energia muodostuu TBE satunnainen liike molekyylien välisen vuorovaikutuksen PE ja vnutremolekulyarnoy energiaa. Sisäinen energia - yhden funktio järjestelmän tilan, joka sanoo seuraavasti: jos järjestelmä on tässä tilassa, sen sisäinen energia tekee itseisarvo, riippumatta siitä, mitä tapahtui aiemmin.

relativismi

Kun nopeus kehon lähellä valon nopeus, kineettinen energia on todettu seuraavalla kaavalla:

Kineettinen energia elin, jolla on kaava, joka on kirjoitettu edellä, voidaan laskea myös seuraavalla periaate:

Esimerkkejä ongelmista löytää kineettinen energia

1. Vertaa kineettistä energiaa pallo punnitus 9 g, lentävät nopeudella 300 m / s, ja henkilö joka painaa 60 kg, joka liikkui nopeudella 18 km / h.

Joten, mitä meille on annettu: m ₁ = 0,009 kg; V ₁ = 300 m / s; ₂ m = 60 kg, V ₂ = 5 m / s.

ratkaisu:

• Liike-energia (Eq), _jolloin E = mv ^2: 2.
• Meillä on kaikki tiedot laskemiseen, ja siksi _löytää E ja henkilön ja pallo.
• 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

Vastaus: kineettinen energia pallo on alle ihmisen.

2. Runko 10 kg nostettiin korkeus 10 m, minkä jälkeen se vapautetaan. Mitä EY se tulee olemaan korkeus 5 m? Ilmanvastus saa jättää huomiotta.

Joten, mitä olemme saaneet: m = 10 kg; h = 10 m; ₁ h = 5 m; g = 9,81 N / kg. E _k1 -

ratkaisu:

• Kehon tietyn massan, nostetaan tietylle korkeudelle, potentiaalienergia on: E _p = mgh. Jos elin kuuluu, on tietyllä korkeudella h ₁ on hiki. energia E = mgh _{Patenttivaatimuksen 1} ja Kin. energia E _k1. Oikein havaittu kineettinen energia, jolla on kaava, joka on osoitettu yllä, ei toimi, ja sen vuoksi ongelman ratkaisemiseksi mukaan seuraavan algoritmin.
• Tässä vaiheessa käytät lain säästö, ja voimme kirjoittaa: E _N1 + E _K1 = _fi.
• Sitten E _k1 = E _n - E _n1 = mgh - mgh ₁ = mg (hh _1).
• Korvaamalla arvot meidän kaavassa, saadaan: E = 10 x _k1 9,81 (10-5) = 490,5 J.

Vastaus: E _k1 = 490,5 J.

3. erillistä vauhtipyörä, jonka massa on m ja säde R, on kiedottu kautta kulkevan akselin sen keskelle. Kääriminen kulmanopeus vauhtipyörän - ω. Estääkseen vauhtipyörän sen reuna painetaan vasten jarrukenkä toimii sen voimalla F _kitkaa. Kuinka monta kierrosta tekee vauhtipyörän täydellisesti pysähtynyt? Ottaa huomioon, että paino vauhtipyörän on keskitetty vanteeseen.

Joten, mitä olemme saaneet: m; R; ω; F _kitka. N -?

ratkaisu:

• Ongelman ratkaisemiseksi olettaa tällaisen vauhtia vauhtipyörän käännöksellä homogeeninen ohut vanne, jonka säde on R ja massa m, joka muuttuu kulmanopeudella ω.
• Kineettinen energia on sama kuin rungon on: E _a = (J ω ²⁾ 2, jossa J = mR ^2.
• Vauhtipyörä pysähtyy sillä edellytyksellä, että kaikki sen käytetty TBE työtä kitkan voittamiseksi voima F välinen _kitka jarrukengän ja vanteen: _E = F _kitka * _s, jossa s - on pysähtymismatka, joka on yhtä suuri kuin 2 πRN.
• Näin ollen, F * 2 _Kitka πRN = (M R ² ω ²⁾ 2, jossa N = (m ω ² R): (4 π F mp).

Vastaus: N = (mQ ² R): (4πF _mp).

lopuksi

Energia - on olennainen osa kaikilla elämänalueilla, koska ilman sitä ei elin ei voisi tehdä työtä, mukaan lukien ihmiset. Mielestämme artikkelissa sen, että kyseessä on valtaa, ja yksityiskohtainen kuvaus kaikessa yhden sen komponentin - kineettinen energia - auttaa ymmärtämään monia prosesseja, jotka tapahtuvat planeetallamme. Ja miten löytää kineettisen energian, voit oppia esimerkkejä kaavojen ja ongelmanratkaisu edellä.