Кинетическая и потенциальная энергия

Кинетическая и потенциальная энергия Выполнила муравская полина Ученица 9А

Кинетическая энергия Кинетическая энергия — это энергия, создаваемая движущимся телом. На греческом языке кинетика означает «движение», в то время как энергия означает «работа». Другими словами, кинетическая энергия — это работа, которую тело выполняет, когда оно движется. Мы можем воспользоваться кинетической энергией многих природных явлений. Например, движение воды в реке превращается в электричество благодаря электростанциям. Энергия ветра — это кинетическая энергия воздуха. Когда мы прибиваем гвоздь молотком, мы используем кинетическую энергию молотка при его перемещении. Кинетическая энергия в физике измеряется в джоулях , сокращенно буквой J.

Формула кинетической энергии Для расчета кинетической энергии тел используется уравнение: Это означает, что кинетическая энергия Ec равна массе тела m, умноженной на квадрат скорости v , делённые на 2.

Кинетическая энергия Мы можем сделать вывод, что чем больше масса, тем больше энергия, и что энергия пропорциональна скорости, умноженной на себя. Кинетическая энергия не является вектором. Это означает, что если вы бросаете шар со скоростью 5 м / с, шар будет иметь одинаковую кинетическую энергию, независимо от того, бросаете ли вы его влево или вправо или вверх.

Потенциальная энергия Потенциальная энергия – это энергия взаимодействия. Потенциальная энергия тела, поднятого над землей, определяется массой тела, ускорением свободного падения и расположением тела относительно земли.

Потенциальная энергия Потенциальная энергия в общем случае зависит от выбранной системы отсчета. Ведь высоту мы можем отсчитывать не только от поверхности Земли, но и от условно выбранной какой-то точки или какого-либо уровня.

Потенциальная энергия Чтобы вывести формулу потенциальной энергии упругой деформации, рассмотрим, какую работу нужно совершить, чтобы растянуть пружину, изменив её длину на х (х = l — l0): А = –Fупр(ср.)*s, Во-первых, знак минус в формуле стоит потому, что угол между силой упругости и перемещением свободного конца пружины равен 180 градусов и cosa = −1. Во-вторых, возникающая при растяжении пружины сила упругости является переменной силой, в отличие от силы тяжести, поэтому в формуле работы стоит средняя сила упругости. При этом величина силы упругости, в соответствии с законом Гука, прямо пропорциональна изменению длины пружины, а значит её среднее значение можно определить так: Fупр(ср.) = (Fупр(нач.) + Fупр(конеч.))/2 И так как Fупр(нач.) = 0, а Fупр(конеч.) = kх, то: А = —kх*s/2 Но s = x, поэтому: А = —kx2/2 = 0 — kх2/2 = Еп1 — Еп2. В итоге, мы получили формулу потенциальной энергии упругой деформации: Еп = kx2/2.

Потенциальная энергия Чтобы вывести формулу потенциальной энергии гравитационного взаимодействия, рассмотрим, какую работу совершает тело, двигаясь под действием силы тяжести: А = F*s = mg*s = mg*(h1 — h2) = mgh1 — mgh2 = Eп1 — Еп2, то есть, мы получили, что потенциальная энергия гравитационного взаимодействия тела с Землёй может быть вычислена по формуле: Еп = mgh. Потенциальная энергия в физике измеряется в джоулях , сокращенно буквой J.

Задача 1 Самолет массой 50 т летит на высоте 10 км со скоростью . Необходимо определить его полную механическую энергию.

решение Сначала приведём все к одной единице измерения! Масса - 50*10^3 кг, скорость - 900 км/ч= 900*1000м/3600с=250м/с, высота - 10*10^3м Самолёт обладает потенциальной энергией и кинетической, так как он обладает скоростью и находится на некоторой высоте! Получем формулу : E=Eп+Eк, где Eп=m*g*h, а кинетическая=m*v^2/2 Тогда полная механическая энергия равна m*g*h+mv^2/2 Подставляем все в формулу: E=6,5625*10^9 Дж Вот вам и ответ к этой задаче

Задача 2 В аэропорту хотят рассчитать кинетическую энергию 30-килограммовой упаковки в системе, которая движется со скоростью 0,500 м / с. Как мы это делаем?

решение Мы знаем массу и скорость упаковки, поэтому используем формулу: Подставляя значения, имеем:

Задача 3 Слон в 6000 кг бежит со скоростью 10 м / с. Какова его кинетическая энергия? Какова скорость пушечного ядра весом 1 кг, если у него была та же самая кинетическая энергия слона?

решение Используя уравнение кинетической энергии, энергия слона равна: рассчитав кинетическую энергию, мы можем получить скорость пули, очистив v:

Задача 4 Чему равна потенциальная энергия 1л воды на высоте 2м?

решение

Задача 5 На какую высоту следует поднять тело массой 2 кг, чтобы его потенциальная энергия возросла на 19,6 Дж

решение

Задача 6 Недеформированную пружину, коэффициент жесткости которой равен 40 Н/м, сжали на 5 см. Какой стала потенциальная энергия пружины?

решение