Перетворення енергії у фізиці
Розглянемо, як потенційна енергія переходить у кінетичну при русі тіла в полі гравітації. Візьмемо рівняння для повної енергії: Е = Ер + Ек. У прикладі з аеростатом потенційна енергія балона на початку досліду була рівна Ep = mgh, а кінетична дорівнює нулю (v = 0). Після того, як балон впав на землю, його потенційна енергія стала дорівнювати нулю, оскільки h = 0. Зате в момент падіння кінетична енергія балона стала максимальною: Ек = mv2 / 2. Таким чином, при падінні в полі гравітації потенційна енергія тіла перетворюється в кінетичну енергію відповідно до закону збереження енергії. Зауважимо, що на висоті s = h / 2 потенційна енергія mgs падаючого балона в точності дорівнює половині повної енергії mgh. Значить, на висоті s потенційна енергія ЕРS дорівнює кінетичної енергії Екs. Тоді ми можемо написати: Е / 2 = Ек, або Е / 2 = mv2 / 2, або Fs = mv2 (4.1). Якщо на висоті s швидкість v прирівняти до s / t (середня швидкість на шляху від висоти h до висоти s), ми можемо записати рівняння (4.1) у вигляді Fs = ms2 / t2. Скорочуючи на s, отримуємо: F = ms / t2 (4.2).
Вираз s / t2 є не що інше, як прискорення з (2.1): а = s / t2 (4.3). Підставляючи (4.3) в (4.2) отримаємо в підсумку рівняння: F = ma (4.4).
Рівняння (4.4), яке дозволяє обчислити силу F, потрібну для додання прискорення a тілу з масою m, називають другим законом Ньютона.
Наприклад, якщо у новорічній вертушки маса дорівнює 0.2 кг і вона злітає в небо з прискоренням 5 м / с2, це означає, що сила тяги ракети дорівнює: F = 0.2 * 5 = 1 (Н).
У стандартному підручнику рівняння (4.4) дають в готовому вигляді. Вважається, що воно отримано дослідним шляхом. Ми вивели рівняння (4.4) із закону збереження енергії (2.4), який, теж є узагальненням дослідних даних.
Related posts:
- Перетворення енергії: закон збереження енергії Уявіть собі ревучий водоспад. Грізно шумлять потужні потоки води, іскряться на сонці краплі, біліє піна. Красиво, чи не так? Але з точки зору фізика все набагато складніше, ніж здається на перший погляд… Перетворення одного виду механічної енергії в інший А як ви вважаєте, чи володіє ця стихія енергією? Ніхто не буде сперечатися з тим, що […]...
- Зміна кінетичної і потенційної енергії Всі тіла володіють одним з видів енергії, або двома одночасно, як летить літак. Енергії в тілах можуть змінюватися, як в хитному маятнику. Або якщо ми візьмемо м’яч і кинемо його зверху на асфальт. Слідкуйте за ситуацією: Коли ми підняли м’яч, він набрав потенційну енергію; Відпустивши м’яч, ми дозволяємо потенційної енергії перетворюватися в кінетичну. З падінням […]...
- Доповідь на тему “Перетворення енергії” На можливості різних видів енергії перетворюватися один в одного засновано безліч сучасних технологій – від гідроелектростанцій до ядерної зброї. Крім того, це відображає найважливіші особливості прийнятній для людського сприйняття реальності. Фундаментальний принцип Принцип збереження енергії – фундаментальний і до цього дня не спростований закон природи. Він є наслідком більш глибокого твердження про однорідності часу. Чи […]...
- Коли механічна енергія зберігається? При падінні каменю його потенційна енергія зменшується. Але при цьому швидкість каменю збільшується, а значить, збільшується і кінетична енергія каменю. При русі ж каменя, кинутого вгору, його потенційна енергія збільшується, але зменшується кінетична енергія. Таким чином, кінетична енергія може перетворюватися в потенційну, і назад. Досліди і розрахунки показують, що якщо між тілами системи діють тільки […]...
- Перетворення енергії і використання машин Ось уже близько двохсот років пройшло з тих пір, як почалося широке використання людиною всіляких машин. Ці машини приводяться в рух двигунами, які в свою чергу отримують енергію від того чи іншого джерела. З механічної точки зору використання машин зводиться до того, що з їх допомогою якісь сили здійснюють роботу. Але зробити роботу – значить […]...
- Загальні теореми динаміки Теорема про зміну кількості руху. Кількістю руху матеріальної точки називається векторна величина, що дорівнює добутку маси точки на її швидкість mv. Вектор кількості руху збігається за напрямком з вектором швидкості. Твір постійного вектора сили на деякий проміжок часу, протягом якого діє ця сила, називається імпульсом сили Ft. Вектор імпульсу сили у напрямку збігається з вектором […]...
- Обмін речовин і перетворення енергії в клітині Основою життєдіяльності клітини і організму є обмін речовин і перетворення енергії. Обмін її вин і перетворення енергії – сукупність всіх реакцій розпаду і синтезу, що протікають в клітині або у всьому організмі, пов’язаних з виділенням або поглинанням енергії. Обмін речовин і перетворення енергії складається з двох взаємопов’язаних, але протилежних процесів – асиміляції і дисиміляції (рис. […]...
- Закон збереження енергії в коливальному контурі Як вже розглядалося раніше, під час коливань в коливальному контурі відбувається перехід заряду з конденсатора в котушку і назад. У кожній з частин такого контуру здійснює певну роботу. Тому для такого переміщення заряду і струму необхідна енергія. Так само, як і в випадку з описом кожної частини періоду, так і з енергією є така ж […]...
- Енергія: потенційна і кінетична енергія Слово “енергія” в перекладі з грецької мови означає “дія”. Енергійною ми називаємо людину, яка активно рухається, роблячи при цьому безліч різноманітних дій. Енергія у фізиці І якщо в житті енергію людини ми можемо оцінювати в основному за наслідками її діяльності, то у фізиці енергію можна вимірювати і вивчати безліччю різних способів. Ваш бадьорий друг чи […]...
- Механічна енергія Енергія є мірою руху і взаємодії будь-яких об’єктів в природі. Є різні форми енергії: механічна, теплова, електромагнітна, ядерна… Досвід показує, що енергія не з’являється нізвідки і не зникає безслідно, вона лише переходить з однієї форми в іншу. Це сама загальне формулювання закону збереження енергії. Кожен вид енергії являє собою деяке математичне вираження. Закон збереження енергії […]...
- Енергія простого гармонійного руху На сторінці “Простий гармонійний рух” розглядалося коливальний рух вантажу, підвішеного на пружною пружині. У той момент, коли зовнішня сила розтягує пружину з вантажем, вона отримує пружну потенційну енергію, яка перетворюється потім в кінетичну після того, як пружина починає стискатися. Згідно закону збереження енергії, який говорить, що енергія нікуди не дівається безслідно, а переходить з однієї […]...
- Внутрішня енергія тіла Молекули, з яких складається тіло, постійно здійснюють безладне тепловий рух. Вони рухаються відносно один одного, обертаються, здійснюють коливальні рухи (подібно пружинам). Існує кінетична енергія такого руху, а також потенційна енергія коливань молекул. Крім того, існує потенційна енергія взаємодії молекул між собою (за рахунок сил тяжіння і відштовхування). Сума всіх цих енергій і становить внутрішню енергію […]...
- Закон збереження енергії Нехай деякий матеріальне тіло взаємодіє з іншими нерухомими тілами, причому всі сили взаємодії є потенційними. Позначимо кінетичну енергію тіла в деякий початковий момент часу K0, а потенційну енергію його взаємодії з іншими тілами в той же момент часу U0, через K, U – позначимо кінетичну і потенційну енергії в довільний момент часу. У цьому випадку […]...
- Обмін речовин і перетворення енергії – основа життєдіяльності клітини Обов’язковою умовою існування будь-якого організму є постійний приплив поживних речовин і постійне виділення кінцевих продуктів хімічних реакцій, що відбуваються в клітинах. Живильні речовини використовуються організмами в якості джерела атомів хімічних елементів (перш за все атомів вуглецю), з яких будуються або оновлюються всі структури. В організм, крім поживних речовин, надходять також вода, кисень, мінеральні солі. Надійшли […]...
- Зміна внутрішньої енергії тіла при теплових процесах Теплові явища – це явища, пов’язані з процесами нагріву і охолодження, зміною агрегатного стану, тобто плавлення і затвердіння, випаровування і конденсації. Розглянемо теплові явища з точки зору зміни внутрішньої енергії тіла. Зміна температури тіла залежить від зміни кінетичної енергії руху молекул в цьому тілі. При цьому зміні підлягає і потенційна енергія взаємодії цих молекул, виключаючи […]...
- Перетворення рівнянь Перетворення рівнянь ми проводимо при вирішенні рівнянь, коли послідовно замінюємо компоненти рівняння, поки не отримано найбільш просте х = а або сукупність рівнянь такого виду. При цьому можуть застосовуватися такі методики: приведення подібних, додати (відняти) від обох частин рівняння алгебраїчний вираз або окреме число помножити (поділити) обидві частини рівняння, піднесення до степеня обох частин рівняння […]...
- Енергія: хімія Енергія речовини – це його здатність виконувати роботу. Існує багато видів енергії. Хімікам найбільш “цікава” кінетична і потенційна енергія. 1. Кінетична енергія Кінетична енергія – енергія руху. Будь-яке рухоме тіло має кінетичної енергією. Чим більше маса тіла і його швидкість – тим більшою кінетичної енергією воно має. При зіткненні з іншим тілом частина кінетичної енергії […]...
- Внутрішня енергія При вивченні фізики розглядаються механічні, теплові, світлові, електричні та інші явища. З деякими механічними явищами ми вже познайомилися. Відомо також, що існує два види механічної енергії: кінетична і потенційна. Всяке рухоме тіло має кінетичної енергією. Так, наприклад, кінетичної енергією володіє летить птах, рухомі літак, м’яч, поточна вода і т. Д. Кінетична енергія тіла залежить від […]...
- Потенційна енергія поля Деяку силу можна назвати консервативною тільки в тому випадку, коли вона не залежить від траєкторії, по якій рухається тіло. Робота всіх консервативних сил дорівнює різниці потенційних енергій розглянутого тіла A = W1 – W2 Сила взаємодії між зарядами також є консервативною, а так як це сила призводить до того, що заряди починають рухатися, то вона […]...
- Внутрішня енергія тіл Згідно MKT всі речовини складаються з частинок, які знаходяться в безперервному тепловому русі і взаємодіють один з одним. Тому, навіть якщо тіло нерухомо і має нульову потенційну енергію, воно має енергією (внутрішньою енергією), що представляє собою сумарну енергію руху і взаємодії мікрочастинок, що складають тіло. До складу внутрішньої енергії входять: Кінетична енергія поступального, обертального і […]...
- Закони збереження в механіці (формули) Далі буде перелічено усі формули закону збереження в механіці. Будьте уважні і не забувайте про змінні. Сила і імпульс: Закон збереження імпульсу: Реактивна сила тяги: Формула Ціолковського: Механічна робота: A = Fs cos α Потужність: Кінетична енергія: Теорема про кінетичну енергію: A = Ek2 – Ek1 Потенціальна енергія: Закон збереження енергії в механічних процесах: Ek1 […]...
- Тепловий рух: внутрішня енергія Як ви думаєте, від чого залежить швидкість розчинення цукру у воді? Можете провести простий експеримент. Візьміть два шматки цукру і киньте один в склянку з окропом, інший – в склянку з холодною водою. Ви побачите, як цукор в окропі розчиниться в кілька разів швидше, ніж у холодній воді. Причиною розчинення є дифузія. Значить, дифузія відбувається […]...
- Способи зміни внутрішньої енергії Виникає питання, як визначити внутрішню енергію тіла. Це завдання можна вирішити лише для найпростіших макроскопічних систем, і дещо пізніше ви навчитеся це робити. У більшості ж випадків розрахувати внутрішню енергію системи неможливо, так як для цього треба було б знати енергію руху і взаємодії кожної молекули. Згадайте, при вивченні теореми про зміну кінетичної енергії зазначалося, […]...
- Робота сили тяжіння і потенційна енергія Давайте уявимо собі тіло, яке падає з деякої висоти. Для переміщення цього тіла сила тяжіння робить деяку роботу. При цьому переміщення дорівнює висоті, на якій знаходилося тіло в початковий момент часу. Якщо в формулу роботи замість сили, підставити формулу сили тяжіння, а замість переміщення – висоту на якій знаходилося тіло, то отримана формула буде відповідати […]...
- Способи зміни внутрішньої енергії: доповідь Внутрішню енергію макроскопічної системи можна змінити в процесі здійснення роботи або шляхом теплопередачі. Якщо взяти монету і потерти її об поверхню столу, то через деякий час можна відчути, що монета нагрілася, отже, зросла її внутрішня енергія. На дотик можна визначити підвищення температури цвяха, що забивається молотком. В цьому випадку механічна енергія молотка перетворюється у внутрішню […]...
- Механічна енергія і сила тертя Тіло, отримавши поштовх, рухається вгору, проти сили тяжіння. При цьому його кінетична енергія зменшується. Досягнувши верхньої точки траєкторії, тіло на мить зупиняється і починає зворотний шлях вниз. Але ось інший приклад. Тіло лежить на горизонтальній негладкою поверхні. Отримавши поштовх, воно починає рухатися. Через дії сили тертя кінетична енергія тіла зменшується. Пройшовши деяку відстань, тіло зупиняється, […]...
- Теплові двигуни в фізиці Ми знаємо, що досконала над тілом роботи є один із способів зміни його внутрішньої енергії: вчинена робота як би розчиняється в тілі, переходячи в енергію безладного руху і взаємодії його частинок. Тепловий двигун – це пристрій, який, навпаки, витягує корисну роботу з “хаотичної” внутрішньої енергії тіла. Винахід теплового двигуна радикально змінило вигляд людської цивілізації. Принципову […]...
- Поздовжні хвилі у фізиці У поздовжньої хвилі частинки середовища здійснюють коливання біля середнього положення вздовж напрямку перенесення енергії. Тому її називають поздовжньої. Типовим прикладом поздовжньої хвилі є звук. У колишні часи люди в робочих селищах вранці піднімалися і йшли на роботу по звуку заводського гудка. Звук добре поширюється в повітрі. Точніше, в процесі еволюції наш слуховий апарат пристосувався добре […]...
- Потенційна енергія Потенційна енергія системи залежить від взаємного розташування частин всередині неї. Для прикладу розглянемо потенційну енергію, яка є у всіх предметів, що знаходяться на Землі. Ми знаємо, що на всі предмети діє сила тяжіння Землі, звана силою тяжіння. Вона залежить від маси предмета, маси Землі і від відстані між ними, але оскільки останні дві величини практично […]...
- Теплопровідність в фізиці Якщо залізний стрижень сунути одним кінцем у вогонь, то, як ми знаємо, довго його в руці не протримаєш. Потрапляючи в область високої температури, атоми заліза починають коливатися інтенсивніше (т. Е. Набувають додаткову кінетичну енергію) і наносять більш сильні удари по своїм сусідам. Кінетична енергія сусідніх атомів також зростає, і тепер уже ці атоми повідомляють додаткову […]...
- Адіабатний процес в фізиці Процес називається адіабатних, якщо він йде без теплообміну з навколишніми тілами. Адіабатний процес відбувається газом, що знаходиться в теплоизолированном посудині. Такий посудину перешкоджає всім видам теплопередачі: теплопровідності, конвекції, випромінювання. Приклад теплоізольованого судини – термос. Приблизно адіабатних буде всякий процес, що протікає досить швидко: протягом процесу теплообмін просто не встигає відбутися. При адіабатні процесі Q = […]...
- Поняття сили у фізиці Існує величезна різноманітність понять “сила”. Воно вживається в різних областях науки і життєдіяльності. Найбільш широке визначення дається в фізиці. У фізиці сила представляє собою міру взаємодії різних тіл. Всі тіла в навколишньому світі взаємно впливають один на одного. Подібна взаємодія породжується певними силами. Ці силові процеси безпосередньо пов’язані: Зі зміною швидкості; З деформацією тіл. Формула […]...
- Необоротні процеси в фізиці Вам відомо, що при теплообміні тіло, що має більш високу температуру, віддає деяку кількість теплоти і остигає, а тіло, що має більш низьку температуру, отримує деяку кількість теплоти і нагрівається. У відповідності з першим законом термодинаміки можливий і такий процес, при якому менше нагріте тіло віддає деяку кількість теплоти більш нагрітого тіла і ще сильніше […]...
- Надзвукове клацання батогом Цілий ряд наукових статей з фізики був присвячений звуковим ударам, що відбувається при клацання батогом. Ці роботи супроводжувалися численними і вельми гострими суперечками про точний механізм явища. Вже на початку XX ст. фізики знали, що якщо швидко і правильно рухати пужално, то кінчик бича може перевищити швидкість звуку. У 1927 р фізик зефір Каррьєра, використовуючи […]...
- Теорема Кастіліано Теорема Кастіліано застосовна для вирішення таких завдань, коли між силами і переміщеннями існує лінійна залежність: приватна похідна від потенційної енергії системи за силою дорівнює переміщенню точки прикладання сили у напрямку цієї сили. Під переміщенням тут розуміється проекція повного переміщення по заданому напрямку. Таким чином, під переміщенням точки прикладання сили по напрямку сили розуміється проекція на […]...
- Альтернативні джерела енергії: види і використання У зв’язку з розвитком виробничих технологій і значним погіршенням екологічної ситуації в багатьох регіонах земної кулі, людство зіткнулося з проблемою пошуку нових джерел енергії. З одного боку, кількість видобутої енергії повинна бути достатньою для розвитку виробництва, науки і комунально-побутової сфери, з іншого боку, видобуток енергії не повинен негативно позначатися на навколишньому середовищі. Дана постановка питання […]...
- Ентропія в фізиці Теплова енергія тіла – це енергія хаотичного теплового руху його молекул. Цією хаотичністю тепловий рух молекул відрізняється від макроскопічного механічного руху, при якому всі структурні елементи поступально рухомого тіла мають одну і ту ж швидкість, яка накладається на швидкість хаотичного теплового руху. Перетворення теплової енергії в механічну зводиться до перетворення хаотичного теплового руху в рух […]...
- Поновлювані джерела енергії США 2011 рік став першим роком з 1997 року, коли поновлювані джерела енергії перевищили ядерне виробництво в США. Гідроенергетика в даний час є найбільшим виробником відновлюваної енергії в США. У 2010 році на гідроелектростанціях було вироблено близько 6,2% загального обсягу електроенергії країни, що становить 60,2% від загальної відновлюваної енергії. Сполучені Штати є четвертим за величиною виробником […]...
- Внутрішня енергія – коротко Теплові явища можна описувати за допомогою величин (макроскопічних параметрів), вимірюваних такими приладами, як манометр і термометр. Ці прилади не реагують на вплив окремих молекул. Теорія теплових процесів, в якій не враховується молекулярну будову тіл, називається термодинамікою. У термодинаміки розглядаються процеси з погляду перетворення теплоти в інші види енергії. Пригадайте з курсу фізики основної школи, що […]...
- Сила і вага На перший погляд все знають, що таке сила. Так, в популярному американському підручнику “Фізика” автори Елліот і Вілкокс на питання “що таке сила” відповідають: “Сила це поштовх або тяга” (стор. 50). Погодитися з цим неможливо. У техніці є термін “сила тяги” (наприклад, трактори). Якщо підставимо тлумачення сили з іноземного підручника в наш технічний термін, отримаємо […]...