Законът за запазване на енергията: обяснения, формули и примерни проблеми

Законът за запазване на енергията гласи, че енергията не може да бъде създадена или унищожена, но може да се промени от една форма на енергия в друга.

Дейностите, които правим всеки ден, са промени в енергията от една форма в друга.

Според дефиницията на речника в Кеймбридж, енергията е силата за извършване на работа, която произвежда светлина, топлина или движение или гориво или електричество, използвани за енергия.

Например, когато ядем, ние преобразуваме химическата енергия от храната в енергията, която използваме за движение. Тази енергия обаче няма да се промени, когато сме все още. Енергията ще продължи да съществува. Следва звукът на закона за запазване на енергията.

Разбиране на закона за опазване на енергията

„Количеството енергия в затворена система не се променя, ще остане същото. Тази енергия не може нито да бъде създадена, нито унищожена, но може да се промени от една форма на енергия в друга "

Основател на Закон за опазване на енергията е Джеймс Прескот Джоул, учен от Англия, роден на 24 декември 1818 година.

Законът за запазване на механичната енергия  е сбор от кинетична енергия и потенциална енергия. Потенциалната енергия е енергията, присъстваща в даден обект, защото обектът се намира в силово поле. Междувременно кинетичната енергия е енергията, причинена от движението на обект, който има маса / тегло.

Следва изписването на формулата за двете енергии.

Информация

E _K = Кинетична енергия (джаул)

E _P = Потенциална енергия (джаул)

m = маса (Kg)

v = скорост (m / s)

g = гравитация (m / s2)

h = височина на обекта (m)

Всички единици за количества енергия са джаули (SI). Освен това, в потенциалната енергия работата на тази сила е равна на отрицателната промяна в потенциалната енергия на системата.

От друга страна, за система, която променя скоростта, общата работа, действаща върху тази система, е равна на промяната в кинетичната енергия. Тъй като работната сила е само консервативна сила, общата работа по системата ще бъде равна на отрицателната промяна в потенциалната енергия.

Ако комбинираме тези две концепции, ще се появи състояние, при което общата промяна в кинетичната енергия и промяната в потенциалната енергия е равна на нула.

От второто уравнение се вижда, че сумата от началната кинетична и потенциална енергия е същата като сумата от крайната кинетична и потенциална енергия.

Прочетете също: Елементи на изобразителното изкуство (ПЪЛНО): Основи, снимки и обяснения

Сборът от тази енергия се нарича механична енергия. Стойността на тази механична енергия винаги е постоянна, при условие че силата, действаща върху системата, трябва да бъде консервативна сила.

Формулата за Закона за опазване на енергията

Всяка обща енергия в системата (т.е. механична енергия) трябва винаги да бъде еднаква, така че механичната енергия преди и след нея има еднаква величина. В този случай може да се изрази като

Пример за Закона за опазване на енергията

1. Плодове на паднало дърво

Когато плодът е на pohom, той ще стои неподвижно. Този плод ще има потенциална енергия поради височината си от земята.

Сега, ако плодът падне от дървото, потенциалната енергия ще започне да се превръща в кинетична енергия. Количеството енергия ще остане постоянно и това ще бъде общата механична енергия на системата.

Точно преди плодовете да ударят земята, общата потенциална енергия на системата ще намалее до нула и тя ще има само кинетична енергия.

2. ВЕЦ

Механичната енергия от водата, падаща от водопада, се използва за завъртане на турбините в дъното на водопада. Това въртене на турбината се използва за генериране на електричество.

3. Парна машина

Паровите двигатели работят на пара, която е топлинна енергия. Тази топлинна енергия се преобразува в механична енергия, която се използва за движение на локомотива. Това е пример за преобразуване на топлинната енергия в механична

4. Вятърни мелници

Кинетичната енергия на вятъра кара лопатките да се въртят. Вятърните мелници преобразуват кинетичната енергия на вятъра в електрическа енергия.

5. Пистолет за игра на стрелички

Пистолетът за стрели има пружина, която може да съхранява еластична енергия, когато е в компресирано положение.

Тази енергия ще се освободи, когато пружината се разтегне, карайки стрелката да се движи. По този начин се превръща еластичната енергия на пружината в кинетична енергия на движещата се стрелка

6. Мраморна игра

Когато играете с топчета, механичната енергия от пръстите се пренася върху топчетата. Това кара мрамора да се движи и да изминава известно разстояние, преди да спре.

Прочетете също: Диригентите са - Описания, Чертежи и Примери

Пример за Закона за опазване на енергията

1. Ююн пусна моторния ключ от височина 2 метра, така че движещият се ключ свободно падна под къщата. Ако ускорението поради гравитацията на това място е 10 m / s2, тогава ключовата скорост след преместване на 0,5 метра от първоначалното положение е

Обяснение

h ₁ = 2 m, v ₁ = 0, g = 10 m / s2, h = 0,5 m, h ₂ = 2 - 0,5 = 1,5 m

v ₂ =?

Въз основа на закона за запазване на механичната енергия

Em ₁ = Em ₂

Ep ₁ + Ek ₁ = Ep ₂ + Ek ₂

mgh ₁ + ½ mv ₁ 2 = mgh ₂ + ½m.v ₂ 2

м. 10 (2) + 0 = m. 10 (1,5) + ½m.v ₂ 2

20 m = 15 m + ½m.v ₂ 2

20 = 15 + ½ v ₂ 2

20 - 15 = ½ v ₂ 2

5 = ½ v ₂ 2

10 = v ₂ 2

v ₂ = √10 m / s

2. Блок се плъзга от върха на хлъзгава наклонена равнина, за да пристигне в основата на наклонената равнина. Ако горната част на наклонената равнина е на височина 32 метра над повърхността на пода, тогава скоростта на блока, когато пристигне в дъното на равнината, е

Обяснение

h ₁ = 32 m, v ₁ = 0, h ₂ = 0, g = 10 m / s2

v ₂ =?

Според закона за запазване на механичната енергия

Em ₁ = Em ₂

Ep ₁ + Ek ₁ = Ep ₂ + Ek ₂

mgh ₁ + ½ mv ₁ 2 = mgh ₂ + ½m.v ₂ 2

м. 10 (32) + 0 = 0 + ½m.v ₂ 2

320 m = ½m.v ₂ 2

320 = ½ v ₂ 2

640 = v ₂ 2

v ₂ = √640 m / s = 8 √10 m / s

3. Камък с маса 1 Kg се хвърля вертикално нагоре. Когато височината е 10 метра от земята, тя има скорост 2 m / s. Каква е механичната енергия на мангото по това време? Ако g = 10 m / s2

Обяснение

m = 1 kg, h = 10 m, v = 2 m / s, g = 10 m / s2

Според закона за запазване на механичната енергия

E _M = E _P + E _K

E _M = mgh + ½ m v2

E _M = 1. 10. 10 + ½. 1. 22.

E _M = 100 + 2

E _M = 102 джаула

Това е описанието на закона за енергоспестяването и неговите проблеми и приложения в ежедневието. Дано полезно.