Принцип на кинетичната енергия

Принципът на кинетичната енергия и работата

Ако върху обект действа сумарната сила, той изпитва ускорение (обектът изпитва изместване). Когато обектът изпитва ускорение, скоростта му се променя. С други думи, работата, извършена от сумарната сила, е свързана с началната и крайната скорост на обекта.

Работата, извършена върху обект от постоянна нетна сила, е:

W_мрежа = ΣF s

Вторият закон на Нютон гласи, че ако върху даден обект действа сумарно действаща сила, той изпитва ускорение.

W_мрежа= (ma) s

Ако сумарната сила е постоянна, ускорението, изпитвано от обекта, също е постоянно. Следователно, можем да заместим уравнението за неравномерно линейно движение вместо ускорение (a) и преместване (s).

Принцип 1 за съотношението работа-кинетична енергия

Включете уравнението за неравномерно линейно движение в уравнението за работа:

Принцип 2 за съотношението работа-кинетична енергия

Описание: ЕК_t= крайна кинетична енергия, EK_o = начална кинетична енергия, m = маса, v_t= крайна скорост, v_o = начална скорост

Това уравнение представлява теоремата за кинетичната работа и енергията. Теоремата за кинетичната работа и енергията ни информира, че нетната работа или работата, извършена от нетната сила върху даден обект, е равна на промяната в кинетичната енергия на обекта. Тя също ни информира, че кинетичната енергия на даден обект е равна на нетната работа, необходима за ускоряване на обекта от неподвижно състояние до движение с дадена скорост и обратно.

Примерен въпрос 5: Теорема за кинетичната енергия на работата

Вижте също Средна кинетична енергия на газовете

Автомобил с маса 1000 кг се движи от неподвижно състояние. За миг скоростта му се увеличава до 10 м/с. Каква е нетна работа, извършена от двигателите на автомобила?

решение:

Известно: m = 1000 kg, v_o = начална скорост = 0 m/s (в началото колата е в покой), v_t = крайна скорост = 10 м/с

Търси се: Мрежата

W_мрежа = 1⁄2 м (v_t² - v_o²)

W_мрежа= 1⁄2 (1000)(10² - 0²) = (500)(100 – 0) = (500)(100) = 50 000 джаула

1. Какво представлява принципът за кинетична енергия и работа? Принципът на кинетичната енергия за работа гласи, че нетната работа, извършена върху даден обект, е равна на промяната в неговата кинетична енергия. Математически, $W_{n e t} = Δ K E$ , Където $Δ K E$ е крайната кинетична енергия минус началната кинетична енергия.

2. Как работата е свързана с промяната в скоростта на даден обект? Работата, извършена върху даден обект, може да промени неговата скорост. По-конкретно, нетната работа, извършена върху даден обект, е равна на промяната в неговата кинетична енергия, а кинетичната енергия е свързана с квадрата на скоростта. По този начин, ако върху даден обект се извърши положителна нетна работа, неговата скорост (и следователно неговата кинетична енергия) се увеличава.

3. Какво се случва с кинетичната енергия на обект, когато върху него се извършва отрицателна работа? Когато върху даден обект се извършва отрицателна работа, неговата кинетична енергия намалява. Това може да доведе до забавяне на обекта.

Вижте също Източник на електродвижеща сила ЕДС Вътрешно съпротивление Напрежение на клемите

4. Как принципът за кинетична енергия на работата е свързан с втория закон на Нютон? Вторият закон на Нютон описва как една сила влияе върху движението на обекта, докато принципът „Работа-кинетична енергия“ свързва работата, извършена от тази сила, с промяната в кинетичната енергия. И двете понятия са свързани чрез идеята, че силите могат да променят състоянието на движение и енергията на обекта.

5. Може ли кинетичната енергия на даден обект да бъде отрицателна? Не, кинетичната енергия винаги е неотрицателна. Тя се дава от формулата $K E = 1 / 2 m v^{2}$ , където m е масата, а v е скоростта. Тъй като и масата, и квадратът на скоростта са положителни, кинетичната енергия също е положителна или нула.

6. Как се прилага принципът за кинетична енергия и работа към обект, движещ се по кръгова траектория? За обект, движещ се по кръгова траектория с постоянна скорост, неговата кинетична енергия остава постоянна, тъй като скоростта му е непроменена. Посоката на скоростта му обаче се променя непрекъснато. Ако върху обекта действат само центростремителни сили (като сила на опън или гравитация), работата, извършена от тези сили, е нула, тъй като те действат перпендикулярно на посоката на движение. По този начин не се извършва нетна работа и няма промяна в кинетичната енергия.

7. При липса на външни сили, как се променя кинетичната енергия на обект? При липса на външни сили върху обекта не се извършва работа, което означава, че кинетичната му енергия остава постоянна. Това е проява на закон за запазване на енергията.

Вижте също Линеен импулс Импулсни сблъсъци

8. Какво означава, когато нетната работа, извършена върху даден обект, е нула? Когато нетната работа, извършена върху даден обект, е нула, това означава, че кинетичната енергия на обекта не се е променила. Обектът може все още да се движи, но скоростта му остава постоянна.

9. Може ли даден обект да има кинетична енергия, дори ако върху него не е извършена работа? Да, един обект може да има кинетична енергия, без да се извършва никаква работа върху него за даден период от време. Например, обект, който вече се движи в космоса (далеч от гравитационни тела), ще запази кинетичната си енергия и ще продължи да се движи с постоянна скорост, дори ако върху него не действат външни сили.

10. Как работата, извършена от неконсервативни сили, влияе на кинетичната енергия на обекта? Работата, извършена от неконсервативни сили, може да увеличи или намали кинетичната енергия на обекта, в зависимост от посоката и големината на силата спрямо движението на обекта. Например, триенето, неконсервативна сила, обикновено извършва отрицателна работа, като по този начин намалява кинетичната енергия на обекта.