ენერგია და მისი ტიპები. კინეტიკური და პოტენციური ენერგია
ენერგია არის სკალარული რაოდენობა. SI ენერგიის ერთეული არის ჯოული.
კინეტიკური და პოტენციური ენერგია
არსებობს ორი სახის ენერგია - კინეტიკური და პოტენციური.
განმარტება
Კინეტიკური ენერგია- ეს არის ენერგია, რომელსაც სხეული ფლობს მისი მოძრაობის გამო:
განმარტება
Პოტენციური ენერგიაარის ენერგია, რომელიც განისაზღვრება სხეულების ფარდობითი პოზიციით, ასევე ამ სხეულებს შორის ურთიერთქმედების ძალების ბუნებით.
დედამიწის გრავიტაციულ ველში პოტენციური ენერგია არის ენერგია, რომელიც გამოწვეულია სხეულის გრავიტაციული ურთიერთქმედებით დედამიწასთან. იგი განისაზღვრება სხეულის პოზიციით დედამიწასთან მიმართებაში და უდრის სხეულის მოცემული პოზიციიდან ნულოვან დონეზე გადატანის სამუშაოს:
პოტენციური ენერგია არის ენერგია, რომელიც გამოწვეულია სხეულის ნაწილების ერთმანეთთან ურთიერთქმედებით. იგი უდრის გარე ძალების მუშაობას არადეფორმირებული ზამბარის დაჭიმვისას (შეკუმშვისას) ოდენობით:
სხეულს შეუძლია ერთდროულად ფლობდეს როგორც კინეტიკური, ასევე პოტენციური ენერგია.
სხეულის ან სხეულთა სისტემის მთლიანი მექანიკური ენერგია უდრის სხეულის კინეტიკური და პოტენციური ენერგიის ჯამს (სხეულების სისტემა):
ენერგიის შენარჩუნების კანონი
სხეულთა დახურული სისტემისთვის მოქმედებს ენერგიის შენარჩუნების კანონი:
იმ შემთხვევაში, როდესაც სხეულზე (ან სხეულთა სისტემაზე) მოქმედებს გარე ძალები, მაგალითად, მექანიკური ენერგიის შენარჩუნების კანონი არ არის დაცული. ამ შემთხვევაში სხეულის (სხეულების სისტემის) მთლიანი მექანიკური ენერგიის ცვლილება უდრის გარე ძალებს:
ენერგიის შენარჩუნების კანონი საშუალებას გვაძლევს დავამყაროთ რაოდენობრივი კავშირი მატერიის მოძრაობის სხვადასხვა ფორმებს შორის. ისევე, როგორც , ის მოქმედებს არა მხოლოდ, არამედ ყველა ბუნებრივი მოვლენისთვის. ენერგიის შენარჩუნების კანონი ამბობს, რომ ბუნებაში ენერგია არ შეიძლება განადგურდეს ისევე, როგორც არ შეიძლება შეიქმნას არაფრისგან.
მისი ყველაზე ზოგადი ფორმით, ენერგიის შენარჩუნების კანონი შეიძლება ჩამოყალიბდეს შემდეგნაირად:
- ბუნებაში ენერგია არ ქრება და ხელახლა არ იქმნება, არამედ მხოლოდ ერთი სახეობიდან მეორეში გარდაიქმნება.
პრობლემის გადაჭრის მაგალითები
მაგალითი 1
| ვარჯიში | 400 მ/წმ სიჩქარით მფრინავი ტყვია ურტყამს თიხის ლილვს და გადის 0,5 მ გაჩერებამდე. |
| გამოსავალი | ლილვის წინააღმდეგობის ძალა არის გარე ძალა, ამიტომ ამ ძალის მიერ შესრულებული სამუშაო ტოლია ტყვიის კინეტიკური ენერგიის ცვლილებას: ვინაიდან ლილვის წინააღმდეგობის ძალა ეწინააღმდეგება ტყვიის მოძრაობის მიმართულებას, ამ ძალის მიერ შესრულებული სამუშაო არის: ტყვიის კინეტიკური ენერგიის ცვლილება: ამრიგად, ჩვენ შეგვიძლია დავწეროთ: საიდან მოდის თიხის გალავნის წინააღმდეგობის ძალა: გადავიყვანოთ ერთეულები SI სისტემაში: გ კგ. მოდით გამოვთვალოთ წინააღმდეგობის ძალა: |
| უპასუხე | ლილვის წინააღმდეგობის ძალა არის 3.8 კნ. |
მაგალითი 2
| ვარჯიში | ტვირთი, რომლის წონაა 0,5 კგ, ეცემა გარკვეული სიმაღლიდან 1 კგ მასის თეფშზე, რომელიც დამონტაჟებულია 980 ნ/მ სიხისტის კოეფიციენტის მქონე ზამბარაზე. დაადგინეთ ზამბარის უდიდესი შეკუმშვის სიდიდე, თუ დარტყმის მომენტში დატვირთვას ჰქონდა 5 მ/წმ სიჩქარე. ზემოქმედება არაელასტიურია. |
| გამოსავალი | მოდით დავწეროთ დატვირთვა + ფირფიტა დახურული სისტემისთვის. ვინაიდან ზემოქმედება არაელასტიურია, გვაქვს: საიდან მოდის ფირფიტის სიჩქარე დარტყმის შემდეგ დატვირთვით:
ენერგიის კონსერვაციის კანონის მიხედვით, დატვირთვის მთლიანი მექანიკური ენერგია დარტყმის შემდეგ ფირფიტასთან ერთად უდრის შეკუმშული ზამბარის პოტენციურ ენერგიას: |
სიტყვა "ენერგია" ბერძნულიდან ითარგმნება როგორც "მოქმედება". ჩვენ ვეძახით ენერგიულ ადამიანს, რომელიც მოძრაობს აქტიურად, ახორციელებს ბევრ სხვადასხვა მოქმედებას.
ენერგია ფიზიკაში
და თუ ცხოვრებაში ჩვენ შეგვიძლია შევაფასოთ ადამიანის ენერგია ძირითადად მისი საქმიანობის შედეგებით, მაშინ ფიზიკაში ენერგიის გაზომვა და შესწავლა შესაძლებელია სხვადასხვა გზით. თქვენი მხიარული მეგობარი ან მეზობელი, დიდი ალბათობით, უარს იტყვის ერთი და იგივე მოქმედების გამეორებაზე ოცდაათიდან ორმოცდაათჯერ, როდესაც მოულოდნელად გაგიჩნდებათ მისი ენერგიის ფენომენის გამოკვლევა.
მაგრამ ფიზიკაში, თქვენ შეგიძლიათ გაიმეოროთ თითქმის ნებისმიერი ექსპერიმენტი რამდენჯერაც გსურთ, თქვენთვის საჭირო კვლევის ჩატარებით. ასეა ენერგიის შესწავლისას. მკვლევარებმა შეისწავლეს და დაასახელეს ენერგიის მრავალი სახეობა ფიზიკაში. ეს არის ელექტრო, მაგნიტური, ატომური ენერგია და ა.შ. მაგრამ ახლა ჩვენ ვისაუბრებთ მექანიკურ ენერგიაზე. და უფრო კონკრეტულად კინეტიკური და პოტენციური ენერგიის შესახებ.
კინეტიკური და პოტენციური ენერგია
მექანიკა სწავლობს სხეულების მოძრაობას და ურთიერთქმედებას ერთმანეთთან. მაშასადამე, ჩვეულებრივ უნდა განვასხვავოთ მექანიკური ენერგიის ორი ტიპი: ენერგია სხეულების მოძრაობის გამო, ან კინეტიკური ენერგია და ენერგია სხეულების ურთიერთქმედების ან პოტენციური ენერგიის გამო.
ფიზიკაში არსებობს ენერგიისა და მუშაობის დამაკავშირებელი ზოგადი წესი. სხეულის ენერგიის საპოვნელად საჭიროა ვიპოვოთ სამუშაო, რომელიც აუცილებელია სხეულის მოცემულ მდგომარეობაში გადასაყვანად ნულიდან, ანუ ერთიდან, სადაც მისი ენერგია ნულის ტოლია.
Პოტენციური ენერგია
ფიზიკაში პოტენციური ენერგია არის ენერგია, რომელიც განისაზღვრება ურთიერთმოქმედი სხეულების ან იმავე სხეულის ნაწილების შედარებითი პოზიციით. ანუ თუ სხეული მაღლა დგას, მაშინ მას დაცემისას გარკვეული სამუშაოს შესრულების უნარი აქვს.
და ამ სამუშაოს შესაძლო ღირებულება ტოლი იქნება სხეულის პოტენციურ ენერგიაზე h სიმაღლეზე. პოტენციური ენერგიისთვის, ფორმულა განისაზღვრება შემდეგი სქემის მიხედვით:
A=Fs=Ft*h=mgh, ან Ep=mgh,
სადაც Ep არის სხეულის პოტენციური ენერგია,
მ სხეულის წონა,
h არის სხეულის სიმაღლე მიწის ზემოთ,
გ თავისუფალი ვარდნის აჩქარება.
უფრო მეტიც, ნებისმიერი ჩვენთვის მოსახერხებელი პოზიცია შეიძლება მივიღოთ როგორც სხეულის ნულოვანი პოზიცია, რაც დამოკიდებულია ჩატარებული ექსპერიმენტებისა და გაზომვების პირობებზე და არა მხოლოდ დედამიწის ზედაპირზე. ეს შეიძლება იყოს იატაკის, მაგიდის ზედაპირი და ა.შ.
Კინეტიკური ენერგია
იმ შემთხვევაში, როდესაც სხეული ძალის გავლენით მოძრაობს, მას არა მხოლოდ შეუძლია, არამედ გარკვეული სამუშაოც ასრულებს. ფიზიკაში კინეტიკური ენერგია არის ენერგია, რომელსაც აქვს სხეული მისი მოძრაობის გამო. როდესაც სხეული მოძრაობს, ის ხარჯავს ენერგიას და მუშაობს. კინეტიკური ენერგიისთვის ფორმულა გამოითვლება შემდეგნაირად:
A = Fs = mas = m * v / t * vt / 2 = (mv^2) / 2, ან EK = (mv^2) / 2,
სადაც ეკი არის სხეულის კინეტიკური ენერგია,
მ სხეულის წონა,
v სხეულის სიჩქარე.
ფორმულიდან ირკვევა, რომ რაც უფრო დიდია სხეულის მასა და სიჩქარე, მით მეტია მისი კინეტიკური ენერგია.
ყველა სხეულს აქვს ან კინეტიკური ან პოტენციური ენერგია, ან ორივე ერთდროულად, მაგალითად, მფრინავი თვითმფრინავი.
