พลังงานกลคืออะไร? ฉันต้องการคำจำกัดความที่ครอบคลุม

พลังงานกลคืออะไร

ในวิชาฟิสิกส์, พลังงานกล (อี_{เครื่องจักร}) คือพลังงานที่เกี่ยวข้องกับ การเคลื่อนไหว และ ตำแหน่ง ของวัตถุซึ่งมักจะอยู่ในสนามแรงบางอย่าง (เช่น. สนามโน้มถ่วง). พลังงานกล (และพลังงานความร้อนด้วย) สามารถแบ่งได้เป็นสองประเภท, ชั่วคราวและเก็บไว้. พลังงานชั่วคราวคือพลังงานในการเคลื่อนที่, นั่นคือ, พลังงานถูกถ่ายโอนจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง. พลังงานสะสมคือพลังงานที่บรรจุอยู่ภายในสารหรือวัตถุ. พลังงานกลชั่วคราวมักเรียกกันว่า งาน. พลังงานกลที่สะสมมีอยู่ในรูปแบบใดรูปแบบหนึ่งจากสองรูปแบบ: จลนศาสตร์ หรือ ศักยภาพ:

• พลังงานศักย์. พลังงานศักย์, ยู, หมายถึงพลังงานที่สะสมอยู่ในวัตถุซึ่งอยู่ภายใต้แรงอนุรักษ์. ประเภททั่วไป ได้แก่ พลังงานศักย์โน้มถ่วงของวัตถุซึ่งขึ้นอยู่กับมวลและระยะห่างจากจุดศูนย์กลางมวลของวัตถุอื่น.
• พลังงานจลน์. พลังงานจลน์, K, หมายถึงพลังงานที่สะสมอยู่ในวัตถุเนื่องจากการเคลื่อนที่. ขึ้นอยู่กับความเร็วของวัตถุและเป็นความสามารถของวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ในการทำงานกับวัตถุอื่นเมื่อชนกับวัตถุเหล่านั้น.

การอนุรักษ์พลังงานกล

ประการแรกหลักการของ การอนุรักษ์พลังงานกล ถูกระบุไว้:

พลังงานกลทั้งหมด (หมายถึงผลรวมของศักย์ไฟฟ้าและพลังงานจลน์) ของอนุภาคที่ถูกกระทำโดยแรงอนุรักษ์เท่านั้น คงที่.

ดูสิ่งนี้ด้วย: การอนุรักษ์พลังงานกล

ระบบที่แยกออกจากกัน เป็นสิ่งหนึ่งที่ ไม่มีแรงภายนอก ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงพลังงาน. ถ้าเพียงแค่ กองกำลังอนุรักษ์นิยม กระทำต่อวัตถุและ ยู ทำไม Tundra Biome จึงเป็น Biome ที่หนาวที่สุดในโลก พลังงานศักย์ ทำหน้าที่แทนแรงอนุรักษ์รวม, แล้ว

อี_{เครื่องจักร} = ยู + K

พลังงานศักย์, ยู, ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของวัตถุที่ถูกแรงอนุรักษ์.

ถูกกำหนดให้เป็นความสามารถของวัตถุในการทำงานและเพิ่มขึ้นเมื่อวัตถุเคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้ามกับทิศทางของแรง.

พลังงานศักย์ ที่เกี่ยวข้องกับระบบที่ประกอบด้วยโลกและมีอนุภาคใกล้เคียงคือ พลังงานศักย์โน้มถ่วง.

พลังงานจลน์, K, ขึ้นอยู่กับความเร็วของวัตถุและเป็นความสามารถของวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ในการทำงานกับวัตถุอื่นเมื่อชนกับวัตถุนั้น.

K = ½ มิลลิโวลต์²

คำจำกัดความที่กล่าวมาข้างต้น (อี_{เครื่องจักร} = ยู + K) ถือว่าระบบเป็น ปราศจากแรงเสียดทาน คุณจะเป็นผู้นำคนรับใช้ที่มีประสิทธิภาพและ กองกำลังที่ไม่อนุรักษ์นิยม. ความแตกต่างระหว่างแรงอนุรักษ์นิยมและแรงไม่อนุรักษ์ก็คือ เมื่อแรงอนุรักษ์เคลื่อนวัตถุจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง, งานที่ทำโดยกองกำลังอนุรักษ์นิยมไม่ขึ้นอยู่กับเส้นทาง.

ในสถานการณ์จริงใดๆ, แรงเสียดทาน และมีกองกำลังที่ไม่อนุรักษ์นิยมอื่นๆ อยู่ด้วย, แต่ในหลายกรณีผลกระทบต่อระบบมีน้อยมากจนหลักการของ การอนุรักษ์พลังงานกล สามารถใช้เป็นการประมาณค่าที่ยุติธรรมได้. ตัวอย่างเช่น แรงเสียดทานเป็นแรงที่ไม่อนุรักษ์นิยม, เพราะมันทำหน้าที่ลดพลังงานกลในระบบ.

โปรดทราบว่าแรงที่ไม่อนุรักษ์นิยมไม่ได้ลดพลังงานกลเสมอไป. แรงที่ไม่อนุรักษ์จะเปลี่ยนพลังงานกล, มีแรงที่เพิ่มพลังงานกลทั้งหมด, เช่นแรงที่เกิดจากมอเตอร์หรือเครื่องยนต์, ยังเป็นกำลังที่ไม่อนุรักษ์นิยม.

บล็อกเลื่อนไปตามทางลาดเอียงที่ไม่มีแรงเสียดทาน

NS 1 บล็อกกิโลกรัมเริ่มต้นจากความสูง H (ปล่อยให้พูด 1 ม) เหนือพื้นดิน, กับ พลังงานศักย์ มก และ พลังงานจลน์ นั่นก็เท่ากับ 0. มันไถลลงสู่พื้น (ไม่มีแรงเสียดทาน) และมาถึงโดยไม่มีพลังงานศักย์และพลังงานจลน์ K = ½ มิลลิโวลต์². คำนวณความเร็วของบล็อกบนพื้นและพลังงานจลน์ของมัน.

อี_{เครื่องจักร} = ยู + K = ค่าคงที่

=> ครึ่งเอ็มวี² = มก.H

=> โวลต์ = √2gH = 4.43 นางสาว

=> K₂ = ½ x 1 กิโลกรัม x (4.43 นางสาว)² = 19.62 กก.ม².NS^-2 = 19.62 NS

ลูกตุ้ม

สมมติว่าก ลูกตุ้ม (ลูกบอลมวล m แขวนอยู่บนเส้นยาว หลี่ ที่เราดึงขึ้นมาเพื่อให้ลูกบอลมีความสูง ชม < หลี่ อยู่เหนือจุดต่ำสุดบนส่วนโค้งของการเคลื่อนที่ของเชือกที่ยืดออก. ลูกตุ้มอยู่ภายใต้การ แรงโน้มถ่วงแบบอนุรักษ์นิยม โดยที่แรงเสียดทาน เช่น แรงต้านของอากาศ และแรงเสียดทานที่จุดหมุนนั้นไม่มีนัยสำคัญ.

เราปล่อยมันออกจากการพักผ่อน. ข้างล่างจะเร็วขนาดไหน.?

ลูกตุ้มมาถึง พลังงานจลน์ที่ยิ่งใหญ่ที่สุด และ พลังงานศักย์น้อยที่สุด เมื่ออยู่ใน ตำแหน่งแนวตั้ง, เพราะจะมีความเร็วสูงสุดและอยู่ใกล้โลกมากที่สุด ณ จุดนี้. ในทางกลับกัน, มันจะมีของมัน พลังงานจลน์น้อยที่สุด และ พลังงานศักย์สูงสุด ที่ ตำแหน่งสุดขั้ว ของการแกว่งของมัน, เนื่องจากมีความเร็วเป็นศูนย์และอยู่ห่างจากโลกมากที่สุด ณ จุดเหล่านี้.

หากแอมพลิจูดจำกัดอยู่ที่การสวิงเล็กๆ, ระยะเวลา ตู่ ของลูกตุ้มธรรมดา, เวลาที่ใช้สำหรับรอบที่สมบูรณ์, เป็น:

ที่ไหน หลี่ คือความยาวของลูกตุ้มและ g คือความเร่งของแรงโน้มถ่วงเฉพาะที่. สำหรับชิงช้าขนาดเล็ก ระยะเวลาในการแกว่งจะเท่ากันโดยประมาณสำหรับชิงช้าขนาดต่างๆ. นั่นคือ, คาบไม่ขึ้นอยู่กับแอมพลิจูด.