em =ep + ek
Där:
* em är total mekanisk energi av ett system.
* ep är potentiell energi av systemet.
* ek är kinetiska energin av systemet.
Så här beräknar du mekanisk energi med denna ekvation:
1. Identifiera systemet:
- Definiera systemet du analyserar. Till exempel en boll som kastas i luften, en berg -och dalbana eller en pendel.
2. Bestäm den potentiella energin (EP):
- Detta beror på vilken typ av potentiell energi involverad:
* gravitationspotentialenergi: EP =mgh (där m =massa, g =acceleration på grund av tyngdkraften, h =höjd)
* elastisk potentiell energi: EP =(1/2) kx² (där k =fjäderkonstant, x =förskjutning från jämvikt)
* Andra potentiella energier: Det finns andra typer av potentiell energi, såsom elektrisk potentiell energi, men dessa är vanligtvis mer komplexa.
3. Bestäm den kinetiska energin (EK):
- Kinetisk energi är rörelseenergin:ek =(1/2) mv² (där m =massa, v =hastighet)
4. Lägg till potentialen och kinetiska energier:
- När du har beräknat EP och EK, tillsätt dem helt enkelt för att få den totala mekaniska energin (EM):EM =EP + EK
Exempel:
Låt oss säga att du har en 0,5 kg boll som kastas rakt upp i luften med en hastighet av 10 m/s. Vi vill beräkna bollens mekaniska energi när den är 5 meter över marken.
* EP: EP =MGH =(0,5 kg) (9,8 m/s²) (5 m) =24,5 J (Joules)
* ek: Ek =(1/2) MV² =(1/2) (0,5 kg) (10 m/s) ² =25 J
* em: EM =EP + EK =24,5 J + 25 J =49,5 J
Nyckelpunkter:
* bevarande av mekanisk energi: I ett stängt system (inga externa krafter) förblir den totala mekaniska energin konstant. Detta innebär att när bollen går upp minskar dess kinetiska energi (den bromsar ner), men dess potentiella energi ökar. Den totala mekaniska energin förblir emellertid densamma.
* enheter: Energi mäts i Joules (J).
* antaganden: Denna ekvation antar att ingen energi går förlorad på grund av friktion eller andra icke-konservativa krafter.
Låt mig veta om du har fler frågor eller vill ha ett annat exempel!
