Loven om energibesparelse: Forklaringer, formler og eksempler på problemer

Loven om bevarelse af energi siger, at energi ikke kan skabes eller ødelægges, men den kan ændre sig fra en form for energi til en anden.

De aktiviteter, vi udfører hver dag, er ændringer i energi fra en form til en anden.

Ifølge definitionen af ​​Cambridge ordbog er energi magten til at udføre arbejde, der producerer lys, varme eller bevægelse eller det brændstof eller elektricitet, der bruges til strøm.

For eksempel når vi spiser, konverterer vi den kemiske energi fra mad til den energi, vi bruger til at bevæge os. Dog vil energien ikke ændre sig, når vi er stille. Energien vil fortsat eksistere. Det følgende er lyden af ​​loven om bevarelse af energi.

Forståelse af loven om energibesparelse

"Mængden af ​​energi i et lukket system ændres ikke, det forbliver den samme. Denne energi kan hverken skabes eller ødelægges, men den kan ændre sig fra en form for energi til en anden "

Grundlæggeren af ​​en lov om bevarelse af energi er James Prescott Joule, en videnskabsmand fra England, der blev født den 24. december 1818.

Loven om bevarelse af mekanisk energi  i form af summen af ​​kinetisk energi og potentiel energi. Potentiel energi er den energi, der er til stede i et objekt, fordi objektet er placeret i et kraftfelt. I mellemtiden er kinetisk energi den energi, der forårsages af bevægelsen af ​​et objekt, der har masse / vægt.

Det følgende er skrivningen af ​​formlen for de to energier.

Information

E_K = Kinetisk energi (Joule)

E_P = Potentiel energi (Joule)

m = masse (kg)

v = Hastighed (m / s)

g = tyngdekraft (m / s2)

h = objektets højde (m)

Alle enheder for energimængden er Joule (SI). Desuden er arbejdet med denne kraft i potentiel energi lig med den negative ændring i systemets potentielle energi.

På den anden side er et system, der oplever en ændring i hastighed, den samlede indsats, der virker på dette system, lig med ændringen i kinetisk energi. Da arbejdsstyrken kun er en konservativ styrke, vil den samlede indsats på systemet også være lig med den negative ændring i potentiel energi.

Hvis vi kombinerer disse to begreber, vil der opstå en tilstand, hvor den samlede ændring i kinetisk energi og ændring i potentiel energi er lig med nul.

Fra den anden ligning kan det ses, at summen af ​​de indledende kinetiske og potentielle energier er den samme som summen af ​​de endelige kinetiske og potentielle energier.

Summen af ​​denne energi kaldes mekanisk energi. Værdien af ​​denne mekaniske energi er altid konstant, forudsat at den kraft, der virker på systemet, skal være en konservativ kraft.

Formlen for loven om bevarelse af energi

Hver samlede energi i systemet (dvs. mekanisk energi) skal altid være den samme, så den mekaniske energi før og efter den har samme størrelse. I dette tilfælde kan det udtrykkes som

Eksempel på loven om bevarelse af energi

1. Frugt på et faldet træ

Når frugten er på pohom, vil den stå stille. Denne frugt vil have potentiel energi på grund af frugtens højde fra jorden.

Hvis frugten nu falder fra træet, begynder den potentielle energi at blive omdannet til kinetisk energi. Mængden af ​​energi forbliver konstant, og det vil være systemets samlede mekaniske energi.

Lige før frugten rammer jorden, vil den samlede systempotentiale falde ned til nul, og den vil kun have kinetisk energi.

2. Vandkraftværk

Den mekaniske energi fra vandet, der falder ned fra vandfaldet, bruges til at dreje møllerne i bunden af ​​vandfaldet. Denne turbinerotation bruges til at generere elektricitet.

3. Dampmotor

Dampmaskiner kører på damp, hvilket er varmeenergi. Denne varmeenergi omdannes til mekanisk energi, der bruges til at køre lokomotivet. Dette er et eksempel på konvertering af varmeenergi til mekanisk energi

4. Vindmøller

Vindens kinetiske energi får knivene til at rotere. Vindmøller omdanner vindens kinetiske energi til elektrisk energi.

5. Toy Arrow Gun

Dartpistolen har en fjeder, der kan gemme elastisk energi, når den er i komprimeret stilling.

Denne energi frigives, når fjederen strækkes, hvilket får pilene til at bevæge sig. Således omdanner fjederens elastiske energi til kinetisk energi fra den bevægelige pil

6. Marmorspil

Når du spiller med marmor overføres den mekaniske energi fra fingrene til marmorerne. Dette får marmoren til at bevæge sig og bevæge sig et stykke, inden den stopper.

Eksempel på loven om bevarelse af energi

1. Yuyun faldt en motornøgle fra en højde på 2 meter, så den bevægelige nøgle faldt frit under huset. Hvis accelerationen på grund af tyngdekraften på dette sted er 10 m / s2, er nøglehastigheden efter at have bevæget sig 0,5 meter fra startpositionen

Forklaring

h₁ = 2 m, v₁ = 0, g = 10 m / s2, h = 0,5 m, h₂ = 2 - 0, 5 = 1,5 m

v₂ = ?

Baseret på loven om bevarelse af mekanisk energi

Em₁ = Em₂

Ep₁ + Eg₁ = Ep₂ + Eg₂

m.g.h₁ + ½ m.v₁2 = m.g.h₂ + ½m.v₂2

m. 10 (2) + 0 = m. 10 (1,5) + ½m.v₂2

20 m = 15 m + ½m.v₂2

20 = 15 + ½ v₂2

20 - 15 = ½ v₂2

5 = ½ v₂2

10 = v₂2

v₂ = √10 m / s

2. En blok glider fra toppen af ​​et glat skråt plan for at nå frem til bunden af ​​det skrå plan. Hvis toppen af ​​det skrå plan ligger i en højde på 32 meter over gulvoverfladen, er blokens hastighed, når den ankommer til bunden af ​​planet,

Forklaring

h₁ = 32 m, v₁ = 0, h₂ = 0, g = 10 m / s2

v₂ = ?

I henhold til loven om bevarelse af mekanisk energi

Em₁ = Em₂

Ep₁ + Eg₁ = Ep₂ + Eg₂

m.g.h₁ + ½ m.v₁2 = m.g.h₂ + ½m.v₂2

m. 10 (32) + 0 = 0 + ½m.v₂2

320 m = ½m.v₂2

320 = ½ v₂2

640 = v₂2

v₂ = √640 m / s = 8 √10 m / s

3. En sten med en masse på 1 kg kastes lodret opad. Når højden er 10 meter fra jorden, har den en hastighed på 2 m / s. Hvad er mangoens mekaniske energi på det tidspunkt? Hvis g = 10 m / s2

Forklaring

m = 1 kg, h = 10 m, v = 2 m / s, g = 10 m / s2

I henhold til loven om bevarelse af mekanisk energi

E_M = E_P + E_K

E_M = m g h + ½ m v2

E_M = 1 . 10 . 10 + ½ . 1 . 22

E_M = 100 + 2

E_M = 102 joule

Det er beskrivelsen af ​​loven om energibesparelse og dens problemer og anvendelser i hverdagen. Forhåbentlig nyttigt.