V-kosmose.com

Решение проблем с сохранением энергии

Физика > Решение проблем с сохранением энергии

 

Изучение закона сохранения энергии в физике. Узнайте, что такое консервативная сила, потенциальная и кинетическая энергия, применение закона сохранения 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

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.


Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5
(1 оценок, среднее: 5,00 из 5)