الطاقة الحركية: تعريف الصيغة. البحث عن الطاقة الحركية للجزيئات، والحركة متعدية، والربيع، والجسم، جزيئات الغاز؟

تظهر التجربة اليومية أن الخاصية من الجسم يمكن نقل، وانتقلت إلى التوقف. نحن دائما أن تفعل شيئا حول العالم الصاخب، والشمس تشرق ... ولكن أين الإنسان والحيوان، وفي الطبيعة بشكل عام تأتي من قوة للقيام بهذا العمل؟ سواء يختفي الحركة الميكانيكية دون أن يترك أثرا؟ وسوف تبدأ في التحرك إذا كان الجسد هو واحد دون تغيير حركة المرور الأخرى؟ كل هذا سيتم مناقشتها في مقالنا.

مفهوم الطاقة

لتشغيل المحرك، الذي نقل السيارات الحركة والجرارات والقاطرات والطائرات تحتاج إلى الوقود الذي يشكل مصدرا للطاقة. الآلات الكهربائية تضفي الحركة عن طريق الكهرباء. ويرجع ذلك إلى الطاقة من المياه التي تقع من على ارتفاع، الهيدرو تحويل الاتصال إلى الآلات الكهربائية، وتوليد تيار كهربائي. رجل في الوجود والعمل، كما تحتاج إلى الطاقة. يقولون أن في النظام، من أجل تنفيذ بعض النوع من العمل، تحتاج الطاقة. ما هي الطاقة؟

• الملاحظة 1. رفع الكرة فوق سطح الأرض. بينما هو في حالة من الهدوء، لا يتم تنفيذ العمل الميكانيكي. السماح له بالذهاب. تحت تأثير الجاذبية على الكرة تسقط على الأرض من ارتفاع معين. أثناء سقوط الكرة يتم تنفيذ الأعمال الميكانيكية.
• الملاحظة 2. somknite الربيع، نحن اصلاحها ووضع موضوع على سبيكة الربيع. اضرام النار في موضوع فصل الربيع، وتقع شقة ورفع وزن الحديد على ارتفاع معين. الربيع الأعمال الميكانيكية يؤديها.
• 3. عربة مراقبة إصلاح قضيب مع كتلة في نهاية المطاف. بعد موضوع كتلة perekinem، هو الجرح نهاية واحدة منها على محور العربة وفي بوب شنقا الآخرين. دعونا نذهب للثقالة. تحت تأثير الجاذبية ، وقال انه سوف تغرق وإعطاء عربة. تنفيذ الأعمال الميكانيكية بوب.

بعد تحليل كل من الملاحظة المشار إليها أعلاه، يمكننا أن نستنتج أن إذا أجري التفاعل هيئة أو هيئات عدة خلال الأعمال الميكانيكية، ويقال أن لديهم الطاقة الميكانيكية أو الطاقة.

مفهوم الطاقة

الطاقة (من اليونانية الطاقة كلمة - أنشطة) - كمية المادية التي تميز قدرة الهيئات "لأداء العمل. وحدة للطاقة، ويعمل أيضا في نظام SI هي جول واحد (J 1). الرسالة الطاقة يرمز له بالحرف E. من التجارب السابقة، فمن الواضح أن الجسم يقوم العمل عند تمرير من دولة إلى أخرى. حيث تختلف طاقة الجسم (يقلل)، والأعمال الميكانيكية يساوي نتيجة لتغيير في وسعها الميكانيكية التي يقوم بها الجسم.

أنواع من الطاقة الميكانيكية. مفهوم الطاقة الكامنة

التمييز 2 أنواع من الطاقة الميكانيكية: إمكانيات والحركية. الآن نظرة فاحصة على الطاقة الكامنة.

الطاقة الكامنة (PE) - هي الطاقة التي يحددها الوضع النسبي للهيئات التي تتفاعل أو أجزاء من الجسم نفسه. وبما أن كل الجسم والأرض تجذب بعضها البعض، أي أنها تتفاعل، PE الجسم رفعت فوق سطح الأرض، وسوف تعتمد على ارتفاع المصعد ساعة. وكلما يتم رفع الجسم، وأكثر له PE. وقد ثبت بالتجربة أن PE لا يعتمد فقط على الارتفاع الذي يقام، ولكن أيضا على وزن الجسم. إذا أثيرت الجسم على نفس الارتفاع، فإن الجسم جود الكتلة الكبيرة لديها أكبر وPE. الصيغة من الطاقة على النحو التالي: E = _ن MGH، حيث E _ن - هو الطاقة الكامنة، م - كتلة الجسم، ز = 9،81 H / كجم، ح - الارتفاع.

الطاقة الكامنة في الربيع

الطاقة الكامنة في الجسم مشوهة مطاطيا يسمى القيمة المادية E _{و التي} عند ضبط سرعة حركة متعدية في إطار العمل من القوى المرنة يقلل بالضبط بقدر ما تزداد الطاقة الحركية. الينابيع (مثل هيئة أخرى مشوهة مطاطيا) لديها PE، أي ما يعادل نصف نتاج ك صلابة لمربع تشوه: س = KX ^2: 2.

الطاقة الحركية: الصيغة وتعريف

في بعض الأحيان يمكن أن ينظر إلى قيمة العمل الميكانيكي دون استخدام مفاهيم القوة والحركة، مع التركيز على حقيقة أن العمل يمثل التغير في طاقة الجسم. كل ذلك قد نحتاج - هو كتلة الجسم وبدايته وسرعة نهاية من شأنها أن تؤدي بنا إلى طاقة حركية. الطاقة الحركية (KE) - الطاقة التي تعزى إلى الجسم بسبب حركة خاصة بهم.

الطاقة الحركية هي الرياح، ويتم استخدامها لنقل توربينات الرياح الحركة. مدفوعا كتلة من الهواء تحت الضغط على متن الطائرة والذي ارتفع من الأجنحة توربينات الرياح، وإجبارهم على الالتفاف. التناوب آلية انتقال نظام الإرسال أداء وظيفة محددة. وانطلاقا من المياه، وينتقل قوة التوربينات، ويفقد جزءا من لها CE، والقيام بهذا العمل. تحلق عاليا في السماء طائرة، بالإضافة إلى المؤسسة العامة، وCE. إذا كان الجسم في حالة الراحة، وهذا هو، سرعته بالنسبة للأرض هو صفر، ولها CE بالنسبة إلى الأرض هو صفر. وقد ثبت بالتجربة أنه كلما زاد الوزن والسرعة التي يتحرك، والمزيد من ذلك TBE. الصيغة من الطاقة الحركية للحركة متعدية في التعبير الرياضي كما يلي:

حيث K - الطاقة الحركية، م - الوزن، والخامس - سرعة.

التغير في الطاقة الحركية

منذ معدل حركة الجسم هو متغير تبعا لاختيار النظام المرجعي، يعتمد قيمة الجسم CE أيضا على اختيار المرشح. التغير في الطاقة الحركية الجسم (IKE) يحدث نتيجة لعمل على الجسم من قوة خارجية F. _؟ كمية المادية التي _تساوي الجسم E IKE نظرا لقوة العمل F، والدعوة العملية: A E = _ك. إذا كان الجسم الذي يتحرك بسرعة ضد _1، وقوة F، الذي يتزامن مع الاتجاه، وسرعة حركة الجسم ستزيد في فترة من الزمن t إلى قيمة معينة ضد _2. في هذه الحالة، IKE هو:

حيث m - كتلة الجسم. د - الطريق الذي اجتازه الجسم. V _F1 = (V ₂ - V _1)؛ V _F2 = (V ₂ + V _1)؛ و= F: م. كان ليتم احتساب هذه الصيغة، كيف الطاقة الحركية بكثير تغيير. قد يكون صيغة أيضا التفسير التالي: _لE = FLCOS ά، حيث cosά هو الزاوية بين نواقل القوة F وV. _{السرعة؟}

متوسط الطاقة الحركية

الطاقة الحركية هي الطاقة تحددها سرعة من النقاط المختلفة التي تنتمي لهذا النظام. ومع ذلك، تكون على علم أنه من الضروري التمييز بين الطاقة التي تميز مختلف أنواع الحركة: متعدية والتناوب. متوسط الطاقة الحركية (SKE) في هذه الحالة هو متوسط الفرق بين الطاقة الكلية للنظام بأكمله وسعها للعقل، وهذا هو، في الواقع، وحجمها - هو متوسط قيمة الطاقة الكامنة. متوسط صيغة الطاقة الحركية هي:

حيث ك - هو ثابت بولتزمان. T - درجة الحرارة. ومن هذه المعادلة هي أساس نظرية الجزيئية الحركية.

متوسط الطاقة الحركية للجزيئات الغاز

وقد كشفت العديد من التجارب أن متوسط الطاقة الحركية للجزيئات الغاز في التحرك إلى الأمام عند درجة حرارة معينة هي نفسها ولا تعتمد على نوع الغاز. وعلاوة على ذلك، وجد أيضا أن الغاز للتدفئة في ^حوالي 1 C SKE يتزايد من جانب واحد ونفس القيمة. بتعبير أدق، كانت القيمة :؟ E _ك = 2.07 × 10 ^-23 J / ° ^C. من أجل حساب ما هو متوسط الطاقة الحركية للجزيئات الغاز في الحركة التقدمية، فمن الضروري، بالإضافة إلى هذه القيمة النسبية، لمعرفة واحد على الأقل القيمة المطلقة لحركة متعدية للطاقة. في الفيزياء، والقيم لمجموعة واسعة من درجات الحرارة مصممة بما فيه الكفاية بدقة. على سبيل المثال، في تي = 500 ^{° C} الطاقة الحركية للحركة متعدية إيك جزيء = 1600 × 10 ^-23 J. 2 معرفة قيمة (؟ E _ك و _{k E)،} يمكننا حساب الطاقة باعتبارها حركة متعدية للجزيئات عند درجة حرارة معينة، وإلى حل مشكلة عكسية - لتحديد درجة الحرارة على مجموعة من القيم الطاقة.

وأخيرا، يمكننا أن نستنتج أن متوسط الطاقة الحركية للجزيئات، الصيغة وهو مبين أعلاه يعتمد فقط على درجة الحرارة المطلقة (ولأي دولة من تجميع المواد).

قانون حفظ الطاقة الميكانيكية من إجمالي

دراسة حركة الأجسام في إطار العمل من الجاذبية وقوة مرنة أظهرت أن هناك كمية فيزيائية وهو ما يسمى الطاقة الكامنة E _ن. ذلك يعتمد على الإطار الجسم، ويتساوى تغيير موقفها IKE، التي اتخذت مع علامة المقابلة: Δ E _{ن =} - E _ل؟. وهكذا، فإن كمية CE والتغيرات الجسم PE، التي تتعاون مع قوى الجاذبية والقوى المرنة هو 0: Δ E _ن + E _ك = 0. القوى التي تعتمد فقط على إحداثيات الجسم، وتسمى المحافظة. القوة الجاذبة ومرونة والقوى المحافظة. مجموع الطاقة الحركية والكامنة في الجسم هو مجموع الطاقة الميكانيكية: E _ن + _ك = E E.

هذه الحقيقة، التي ثبت التجارب الأكثر دقة،
يسمى قانون حفظ الطاقة الميكانيكية. إذا كان الجسم يتفاعل القوات، التي تعتمد على السرعة النسبية، لا يتم حفظ الطاقة الميكانيكية للنظام الهيئات التفاعل. مثال قوات من هذا النوع، والتي تسمى غير محافظ، هو قوة الاحتكاك. إذا كنت تعمل على الجسم من قوة الاحتكاك، فمن الضروري للتغلب عليها أن تنفق من الطاقة التي هي جزء من استخدامه للقيام بأعمال ضد قوى الاحتكاك. ومع ذلك، فإن انتهاك للقانون الحفاظ على الطاقة وهمي فقط، لأنه حالة خاصة من القانون العام للحفظ وتحويل الطاقة. الطاقة في الجسم أبدا يختفي ويظهر: أسلمت فقط من شكل إلى آخر. هذا قانون الطبيعة هو مهم جدا، ويتم ذلك في كل مكان. كما يشار إليها أحيانا باسم القانون العام للحفظ وتحويل الطاقة.

التواصل بين الطاقة الداخلية للجسم، والحركية والطاقات المحتملة

الطاقة الداخلية (U) من الجسم - هو طاقته الكاملة من الجسم ناقص جسد EC ككل وPE في قوة الحقل الخارجية. من هذا المنطلق نستطيع أن نستنتج أن الطاقة الداخلية تتكون من TBE الحركة العشوائية للجزيئات، والتفاعل بين المؤسسة العامة والطاقة vnutremolekulyarnoy. الطاقة الداخلية - وظيفة واحدة قيمتها من حالة النظام، الذي يقول ما يلي: إذا كان النظام في هذه الحالة، يأخذ الطاقة الداخلية القيمة المتأصلة فيها، بغض النظر عن ما حدث سابقا.

نسبوية

عندما تكون سرعة الجسم قريبة من سرعة الضوء، تم العثور على الطاقة الحركية من خلال الصيغة التالية:

كما يمكن حساب الطاقة الحركية للجسم، الصيغة التي تم مكتوب أعلاه، على مبدأ التالي:

أمثلة من المشاكل لإيجاد الطاقة الحركية

1. قارن الكرة الطاقة الحركية وزنها 9 ز، وحلقت بسرعة 300 م / ث، وشخص يزن 60 كجم، تسير بسرعة 18 كم / ساعة.

لذا، ما كنا الممنوحة: م ₁ = 0.009 كجم. V ₁ = 300 م / ث. ₂ م = 60 كجم، V ₂ = 5 م / ث.

الحل:

• الحركية الطاقة (المعادلة) _لE = م ت ^2: 2.
• لدينا جميع البيانات للحساب، _{وبالتالي} تجد E وللشخص وعلى الكرة.
• E = _K1 (خ 0.009 كلغ (300 م / ث) ²⁾ 2 = 405 J.
• _K2 = E (× 60 كجم (5 م / ث) ²⁾ 2 = 750 J.
• E _K1

الجواب: إن الطاقة الحركية من الكرة أقل من البشر.

أثير 2. الجسم 10 كجم إلى ارتفاع 10 م، وبعد ذلك أطلق سراحه. ما EC سيكون على ارتفاع 5 م؟ يسمح مقاومة الهواء الى ان تكون مهملة.

لذا، ما أتيح لنا: م = 10 كلغ. ح = 10 م؛ ₁ ساعة = 5 م؛ ز = 9،81 N / كغ. _K1 E -

الحل:

• الجسم من كتلة معينة، مرفوع إلى ارتفاع معين، والطاقة الكامنة هي: E = _ص MGH. إذا انخفض الجسم، وذلك هو في بعض الارتفاع ح ₁ سيكون لها عرق. الطاقة E = MGH _{المطالبة 1} وكين. الطاقة _{K1 E.} لتأسيس بشكل صحيح الطاقة الحركية للصيغة، وهو ما ثبت أعلاه، لا يعمل، وبالتالي حل المشكلة وفقا لخوارزمية التالية.
• في هذه الخطوة، يمكنك استخدام قانون الحفاظ على الطاقة، ويمكن أن نكتب: E _N1 + E _K1 = E _ن.
• ثم E _K1 = E _ن - E _N1 = MGH - MGH ₁ = ملغ (ح ح _1).
• استبدال القيم في صيغة لدينا، ونحن على: E = 10 × 9.81 _K1 (05/10) = 490.5 J.

الجواب: E _K1 = 490.5 J.

3. دولاب الموازنة كتلة التوأم وجود كتلة m ونصف قطرها R، هو التفاف حول محور يمر وسطها. التفاف السرعة الزاوية للحذافة - ω. من أجل وقف دولاب الموازنة إلى حافته ضغط ضد حذاء الفرامل تعمل على ذلك مع _{الاحتكاك} قوة _F. كم عدد الثورات سيجعل دولاب الموازنة الى وقف كامل؟ تأخذ في الاعتبار أن يتركز وزن دولاب الموازنة على حافة.

لذا، ما أتيح لنا: م؛ R؛ ω. F _{الاحتكاك.} N -؟

الحل:

• في حل المشكلة سيتولى هذا الزخم دولاب الموازنة يتحول متجانسة رقيقة طارة مع دائرة نصف قطرها R وكتلة م، والذي يتحول مع الزاوي سرعة ω.
• الطاقة الحركية للجسم تساوي: E = _على (J ω ²⁾ 2، حيث J = م ^{2 R.}
• يتوقف دولاب الموازنة بشرط أن كل من له تنفق على العمل TBE للتغلب على _{الاحتكاك} قوة الاحتكاك F _لدت بين حذاء الفرامل وحافة: _في E = F _{الاحتكاك} * _ليالي، حيث الصورة - هو مسافة التوقف، أي ما يعادل 2 πRN.
• ولذلك، F * 2 _{الاحتكاك} πRN = (M R ² ω ²⁾ 2 حيث N = (م ω ² R): (4 π F النائب).

الجواب: N = (mω ² R): (4πF _{النائب).}

وفي الختام

الطاقة - عنصرا أساسيا في جميع جوانب الحياة، لأنه بدون ذلك، لن الجسم لا يكون قادرا على أداء العمل، بما في ذلك الناس. ونعتقد أن المقال الذي أشار بوضوح أنه هو السلطة، ووصف تفصيلي لجميع جوانب أحد مكوناته - الطاقة الحركية - سوف تساعدك على فهم العديد من العمليات التي تحدث على كوكبنا. وكيفية العثور على الطاقة الحركية، ويمكنك معرفة من الأمثلة من الصيغ وحل مشكلة أعلاه.