Принцип на работна-кинетичка енергија

Ако нето силата дејствува на некој предмет, предметот доживува забрзување (предметот доживува поместување). Кога предметот доживува забрзување, брзината на предметот се менува. Со други зборови, работата што ја врши нето силата е поврзана со почетната и конечната брзина на предметот.

Работата извршена врз тело под дејство на константна нето сила е:

W _нето = ΣF s

Вториот Њутнов закон вели дека ако врз некој предмет дејствува нето сила, тој предмет доживува забрзување.

W _нето = (ma) s

Ако нето силата е константна, забрзувањето што го доживува објектот е исто така константно. Затоа, можеме да ја замениме равенката на нерамномерно линеарно движење со забрзување (a) и поместување (s).

Принцип на работа-кинетичка енергија 1

Вклучете ја равенката за нерамномерно линеарно движење во равенката за работа:

Принцип на работа-кинетичка енергија 2

Опис: EK _t = конечна кинетичка енергија, EK _o = почетна кинетичка енергија, m = маса, v _t = конечна брзина, v _o = почетна брзина

Оваа равенка ја сочинува теоремата за работа-кинетичка енергија. Теоремата за работа-кинетичка енергија нè информира дека нето работата или работата извршена од нето силата врз објектот е еднаква на промената на кинетичката енергија на објектот. Исто така, нè информира дека кинетичката енергија на објектот е еднаква на нето работата потребна за да се забрза објектот од стационарна состојба во движење со дадена брзина и обратно.

Пример прашање 5: Теорема за работа-кинетичка енергија

Видете исто така Карноов топлински мотор и Карноов циклус

Автомобил со маса од 1000 кг се движи од стационарна состојба. Во еден миг, брзината се зголемува на 10 m/s. Колкава е нето работата што ја вршат моторите на автомобилот?

Решение:

Познато: m = 1000 kg, v _o = почетна брзина = 0 m/s (прво, автомобилот е во мирување), v _t = конечна брзина = 10 m/s

Се бара: Мрежата

W _нето = 1⁄2 m (v _t² – v _o² )

W _нето = 1⁄2 (1000)(102 ^– 02 ⁾ = (500)(100 – 0) = (500)(100) = 50,000 џули

1. Што е принципот на работа-кинетичка енергија? Принципот $на работа-кинетичка енергија наведува дека нето работата извршена на еден предмет е еднаква на промената на неговата кинетичка енергија. Математички, W n e t = ΔK E$ $,$ каде $што_{ΔK E е} конечната кинетичка енергија$ минус $почетната кинетичка$ енергија.

2. Како е работата поврзана со промената на брзината на некое тело? Работата извршена на некое тело може да ја промени неговата брзина. Поточно, нето работата извршена на некое тело е еднаква на промената на неговата кинетичка енергија, а кинетичката енергија е поврзана со квадратот на брзината. Така, ако на некое тело се изврши позитивна нето работа, неговата брзина (а со тоа и неговата кинетичка енергија) се зголемува.

3. Што се случува со кинетичката енергија на телото кога врз него се врши негативна работа? Кога врз телото се врши негативна работа, неговата кинетичка енергија се намалува. Ова може да резултира со забавување на телото.

Видете исто така Внатрешна енергија на идеален гас

4. Како принципот на работа-кинетичка енергија се поврзува со вториот Њутнов закон? Вториот Њутнов закон опишува како силата влијае на движењето на објектот, додека принципот на работа-кинетичка енергија ја поврзува работата извршена од таа сила со промената на кинетичката енергија. И двата концепта се поврзани преку идејата дека силите можат да ја променат состојбата на движење и енергијата на објектот.

5. Може ли кинетичката енергија на еден предмет да биде негативна? Не, кинетичката енергија е секогаш ненегативна. Таа е дадена со формулата $K E = 1/2 m v^{2}$ , каде што m е маса, а v е брзина. Бидејќи и масата и квадратот на брзината се позитивни, кинетичката енергија е исто така позитивна или нула.

6. Како се применува принципот на работа-кинетичка енергија на тело што се движи по кружна патека? За тело што се движи по кружна патека со константна брзина, неговата кинетичка енергија останува константна бидејќи неговата брзина е непроменета. Сепак, насоката на неговата брзина се менува континуирано. Ако врз телото дејствуваат само центрипетални сили (како што се затегнување или гравитациона сила), работата што ја вршат овие сили е нула бидејќи тие дејствуваат нормално на насоката на движење. Така, не се врши нето работа и нема промена во кинетичката енергија.

7. Во отсуство на надворешни сили, како се менува кинетичката енергија на телото? Во отсуство на надворешни сили, на телото не се врши работа, што значи дека неговата кинетичка енергија останува константна. Ова е манифестација на правилото за зачувување на енергијата.

Видете исто така Теорема за рамнораспределба на енергијата

8. Што значи кога нето работата извршена на некој објект е нула? Кога нето работата извршена на некој објект е нула, тоа значи дека кинетичката енергија на објектот не се променила. Објектот може сè уште да се движи, но неговата брзина останува константна.

9. Може ли некој предмет да има кинетичка енергија дури и ако врз него не е извршена никаква работа? Да, еден предмет може да има кинетичка енергија без да се изврши никаква работа врз него во даден временски период. На пример, предмет кој веќе е во движење во вселената (далеку од гравитационите тела) ќе ја задржи својата кинетичка енергија и ќе продолжи да се движи со константна брзина, дури и ако врз него не дејствуваат надворешни сили.

10. Како работата што ја вршат неконзервативните сили влијае на кинетичката енергија на телото? Работата што ја вршат неконзервативните сили може да ја зголеми или намали кинетичката енергија на телото, во зависност од насоката и големината на силата во однос на движењето на телото. На пример, триењето, неконзервативна сила, обично врши негативна работа, со што се намалува кинетичката енергија на телото.