Механикалык энергия

Механикалык энерия, деги эле энергия түшүнүгү физика илиминде базалык болуп саналып, энергиянын сакталуу мыйзамы табияттын фундаменталдуу мыйзамы. Бул механиканын, термодинамиканын, электр тогунун жана башка көптөгөн физика кубулуштарын түшүндүрүүнүн негизи катары кызмат кылат.

Кинетикалык энергия

Кыймылдын энергиясы кинетикалык энергия деп аталат. Бардык кыймылдагы нерселер кинетикалык энергияга ээ болот. Мисалы, жүрүп бараткан машиналар, учуп бараткан, ошондой эле төмөн түшүп же өйдө чыгып бараткан нерселер кинетикалык энергияга ээ.

Кинетикалык энергиянын формуласы: E_к = mv²/2. Кинетикалык энергиянын эрежеси ушул формула менен аныкталат.

Нерсенин кинетикалык энергиясы кыймылдагы нерсенин массасын анын ылдамдыгынын квадратына көйбөйткөн көбөйтүндүсүнүн жарымына барабар.

Энергия сан мааниси менен мүнөздөлгөндүктөн ал скалярдык чоңдук болот. Энергиянын бирдиги болсо "Джоуль"

Потенциалдык энергия

Өз ара аракеттешүүнүн энергиясы потенциалдык энергия болуп саналат. Мисалы, жер бетинен кандайдыр бир бийиктикке көтөрүлгөн нерсе потенциялдык энергияга ээ. Себеби жер менен нерсенин ортосунда өз ара аракеттешүүнүн натыйжасында пайда болгон энергия потенциялдык энергия деп аталат.

Телолордун өз ара аракеттешүүсүнүн энергиясы, ошондой эле тело бөлүктөрүнүн өз ара аракеттешүүсүнүн энегиясы да потенциялдык энергия болот. Мисалы, пружинаны чойсок ал деформацияланат (чоюлат). Пружина бөлүкчөлөрдөн туруп, ал бөлүкчөлөрдүн ортосундагы аралыктар алыстап аракеттешүүсү өзгөрөт. Мындай учурда потенциалдык энергияга ээ болот. Башкача айтканда, кысылган, чоюлган, деформацияланган нерселер потенциялдык энергияга ээ.

Механикалык энергиянын өзгөрүшү

Лыжа тебүүчү тоодон ылдый түшүп келе жатат деп элестетели. Спортсмен тоонун башында кыймылдабай турганда кинеткалык энергиясы нөлгө барабар болот. Ал эми потенциалдык энергиясы E_п = mgh.

• m - спортсмендин массасы
• g - эркин түшүүнүн ылдамдануусу
• h - түз жерге чейинки бийиктик

Демек, башында айткандай нерсе кандайдыр бир бийиктикте турганда потенциалдык энергияга ээ.

Спортсмен ылдый түшө баштады деп, сүрүлүү күчүн эске албайлы, анда E_сүр = 0 болуп, спортсмен тоонун ортосуна келгенде толук механикалык энергияга ээ болот (mgh = mv²₂/2).

Башкача айтканда, потенциалдык энергия менен кинетикалык энергиянын суммасы толук механикалык энергияны берет (E = E_п + E_к).

Ал эми тоонун этегинде спортсмен кинетикалык энегияга ээ болот (E_к = mv²₂/2).

Башкача айтканда спортсмендин ылдамдыгы бара-бара чоңоёт, ылдамдыктын чоңоюуусу менен кинетикалык энергия дагы өсөт. Демек, тоонун этегинде кинетикалык энергия максималдуу мааниге жетип, потенциалдык энергия нөл болот (E_п = 0).

Эми өзгөрүшү жөнүндө айтсак, жогору жакта потенциалдык энергияга ээ болсо, түшүп келе жатканда кинетикалык энергияга өтүп кетүүдө. Мына ушуну механикалык энергиянын өзгөрүшү дейбиз.

Тело кандайдыр бир бийиктиктен түшүп келе жаткан учурда анын импульсу көбөйөт жана потенциалдык энергиясы азаят.

Катуулугу 100 ньютон/метр серпилгичтүү деформацияланган пружинаны 10смге чойгондо потенциалдык энергиясы 0,5 джоульга барабар. Ал төмөнкү формула менен чыгарылат:

E_п = kx²/2

Мында:
k = 100 ньютон/метр
x = 0,1м² (10cмди метрге айлантканда 0,1м)

E_п = 100ньютон/метр*(0,1м)²/2 = 0,5 джоуль чыгат.

Массасы 3000кг (3 тонна) автоунаа 2 м/с ылдамдык менен кыймылдаганда кинетикалык энергиясы 6000Дж.

Жооптуу табуу үчүн E_к = mv²/2 формуласын колдонобуз.

Ордуларына маанини койгондо мындай болот: E_к = 3000кг * 4м²/с²/2 = 6000 джоуль.

Телонун кинатикалык энергиясын 2 эсе азайтыш үчүн анын ылдамдыгын √2 эсеге азайтуу керек.

Муну кантип чыгардык? ал үчүн E_к = mv²/2 деген формуланы колдонуп, ылдамдыкты табабыз да, андан соң v = √2E_к/m = √2

Механикалык энергиянын сакталуу мыйзамы

Механикалык энергия жоголбойт, жоктон бар болбойт деген жаратылыштын фундаменталдык мыйзамы. Мисалы, вертикалдуу жипке илинген шарлар, ушул шарлардын четкисин кандайдыр бир аралыкка жылдып кое берсек, ал шар келип, башка шарга урунганда, шарлардын аркы четиндеги шары кандайдыр бир аралыкка жылат.

Биринчи шар канчалык аралыктан келип шарларга урунса, аркы четтеги шар ошончо аралыкка жылып, кайрадан шарларга урунат. Ошентип шарлардын урунуусу акырындап, анан токтойт.

Дагы караңыз

• Энергия