Energia mechaniczna z tarciem: energia nie znika, tylko zmienia postać
Po zjeździe po chropowatej równi klocek jest wolniejszy, niż przewiduje samo mgh=mv²/2. Nie znaczy to, że przestała obowiązywać zasada zachowania energii. Pominęliśmy jej część, która nie została energią ruchu.
W tym materiale
Po zjeździe po chropowatej równi klocek jest wolniejszy, niż przewiduje samo mgh=mv²/2. Nie znaczy to, że przestała obowiązywać zasada zachowania energii. Pominęliśmy jej część, która nie została energią ruchu.
Potrzebne wiadomości: Energia kinetyczna, energia potencjalna i praca siły.
Ustal granice układu
Dla ruchu w polu grawitacyjnym i z idealną sprężyną zapisujemy energię mechaniczną jako sumę energii kinetycznej, grawitacyjnej i sprężystości. Praca sił niezachowawczych zmienia tę sumę: E_{mech,2}-E_{mech,1}=W_{nz}. W prostym modelu ślizgania po nieruchomym podłożu praca tarcia wynosi −Fₖs.
Po rozszerzeniu układu o podłoże spadek energii mechanicznej można powiązać ze wzrostem energii wewnętrznej, drganiami i innymi postaciami energii. Nie utożsamiamy jednak automatycznie całej różnicy z ciepłem przekazanym jednemu wybranemu ciału.
Przykład
Klocek 2 kg startuje ze spoczynku na wysokości 3 m. Po drodze tarcie wykonuje pracę −20 J. Dla g=10 m/s² energia początkowa wynosi 60 J, a na dole zostaje 40 J energii kinetycznej. Z mv^2/2=40 otrzymujemy v≈6,32 m/s, mniej niż bez tarcia.
Jeżeli bilans daje ujemną energię kinetyczną na końcu zakładanej drogi, nie wyciągamy pierwiastka z ujemnej liczby. To sygnał, że ciało nie dotrze do tego miejsca przy zadanych warunkach. Wtedy trzeba znaleźć punkt zatrzymania i sprawdzić dalsze siły. Bilans energii określa szybkość, ale zwykle nie daje samodzielnie czasu ruchu ani napięcia linki.
Zadania do tego tematu
- Droga zatrzymania klocka na chropowatym stole
- Zjazd z wysokości dwóch metrów z podaną pracą tarcia
- Ujemna energia kinetyczna oznacza błędne założenie o zasięgu
- Sprężyna rozpędza klocek przed chropowatym odcinkiem
Komentarze (0)
Nie ma jeszcze opublikowanych komentarzy. Rozpocznij rozmowę o tym materiale.
RSS komentarzy · Powiadomienia e-mail
Dodaj komentarz
Możesz komentować jako gość lub zalogować się, aby użyć danych konta. Utwórz konto