Физика > Решение проблем с сохранением энергии
Чтобы решить проблему сохранения энергии, вычислите интересующую вас систему, используйте закон сохранения энергии и найдите неизвестное.
Задача обучения
- Установить этапы для решения проблемы сохранения энергии.
Основные пункты
- Если вам известны потенциальные энергии сил, входящих в проблему, то силы консервативны, и вы можете сохранить механическую энергию через уравнение KEi + PEi = KEf + PEf.
- Если вам известны потенциальные энергии только для некоторых сил, то потребуется применить более обширную формулу: KEi + PEi + Wnc + OEi = KEf + PEf + OEf, где ОЕ отображает прочие энергии.
- Всегда проверяйте полученный ответ, чтобы понять, соответствует ли он реалиям.
Термины
- Консервативная сила – сила, соответствующая по свойствам работе. Выполняется при смещении частички и не зависит от дистанции.
- Потенциальная энергия – энергия объекта, свойственная для его позиции или состояния.
- Кинетическая энергия – энергия объекта в движении. Приравнивается к половине массы тела и квадрату его скорости.
Стратегия решения проблем
№1
Определите необходимую систему и укажите, какую информацию используете и какое количество должно быть подсчитано. Допустим, мы столкнулись с тележкой на американских горках. Механизм достигает максимальной кинетической энергии (KE) на самых низких точках дороги. При подъеме вверх кинетическая трансформируется в гравитационную потенциальную энергию (PEg). Их сумма в системе должна быть постоянной, если в расчеты не берутся траты на трение.
Тележки на горках достигают максимального показателя кинетической энергии, когда пребывают на низких точках. При подъеме кинетическая переходит в гравитационную постоянную энергию. Если игнорируется потеря на трение, то их сумма должна быть постоянной
№2
Изучите все активные силы и определите, для которых из них вы располагаете значением потенциальной энергии работы. По возможности вычислите неизвестные.
№3
Если вам ведомы потенциальные энергии, тогда все силы консервативные и можно использовать сохранения механической энергии по формуле KEi + PEi = KEf + PEf.
№4
Если потенциальная энергия известна лишь для некоторых сил, то применяем общую формулу:
KEi + PEi + Wnc + OEi = KEf + PEf + OEf, где ОЕ отображает прочие энергии, а Wnc – работа, осуществленная неконсервативными силами. Чаще всего несколько значений приравниваются к нулю, поэтому упрощают решение. Нет нужды вычислять Wс от консервативных сил, так как она уже включена в PE.
№5
У вас уже есть типы работ и энергии (№2). Прежде, чем решить неизвестное, уберите ненужные условия. Например, высота может равняться 0 в начальной или конечной точке, чтобы установить в нуле PEg.
№6
Проверьте полученный ответ на реальность. Пересмотрите формы работы и энергии, чтобы определить правильность настройки сохранения энергии. Например, работа, осуществляемая против трения, должна быть отрицательной, а потенциальная энергия внизу меньше, чем на вершине. Теперь вы знаете, как определить сохранение энергии.
Раздел Физика |
|||||
Введение | |||||
Работа, выполняемая постоянной силой | |||||
Работа, выполняемая переменными силами | |||||
Теорема Работа-Энергия | |||||
Потенциальная энергия и сохранение энергии | |||||
Мощность | |||||
ПРИМЕР ИССЛЕДОВАНИЯ: Мировое энергопотребление | |||||
Дальнейшие темы |