運動の結果として物体が持つエネルギーは、運動エネルギーとして知られています。
物体を加速させたい場合は、物体に力を加える必要があります。力を加えるには努力が必要です。仕事が完了すると、エネルギーがアイテムに伝達され、アイテムは新しい安定した速度で移動します。運動エネルギーは、伝達されるエネルギーの量であり、達成される質量と速度によって決まります。
運動エネルギーは、物体間で交換され、他の形態のエネルギーに変換されるエネルギーの一種です。たとえば、ムササビは動かないシマリスと衝突する可能性があります。リスの初期の運動エネルギーの一部がシマリスに伝達されたか、衝突後に別の種類のエネルギーに変換された可能性があります。
運動エネルギー
それは、その運動の結果として仕事を行う物体の能力です。たとえば、風には風車の羽根を回転させる運動エネルギーがあり、電気を生成します。アイテムの運動エネルギーは次のように表されます。ここで、K はジュール (J) 単位のオブジェクトの運動エネルギー、m はキログラム単位のオブジェクトの質量、v はオブジェクトの速度です。
したがって、次のように表されます:
K =1/2mv²
物体の運動エネルギーの式
周知のように、運動による物体のエネルギーは運動エネルギーとして知られています。
派生:
平面上に静止している質量「m」の物体があるとします。力 F が物体に作用し、物体が点 A から点 B に移動し、変位 S をカバーすると考えてみましょう。
完了した作業は次のように与えられます:
W=F×S……..(1)
行われた仕事 =力 × 変位
運動の第 3 法則から、次のことがわかります
V²-U²=2aS
S=(V²-U²)/ 2a………(2)
ニュートンの運動の第 2 法則による:
F=ま
ここで、式 1 と 2 から次のことがわかります
W=m×a×V²-U²/2a
オブジェクトが静止していると仮定すると、したがって u=0
W=m×V²/2
したがって、行われた仕事は、身体の運動エネルギーとして現れます。
したがって、
運動エネルギー=K.E=(1/2mv²)
運動エネルギーの性質
運動エネルギーには次の特性があります:
- 運動エネルギーは、物体の速度の 2 乗に関連しています。これは、物体の速度が 2 倍になると、その運動エネルギーも 2 倍になることを示しています。
- 時速 60 マイルで走行する自動車は、時速 30 マイルで走行する自動車の 4 倍の運動エネルギーを持っているため、衝突した場合の死亡と損傷の可能性は 4 倍になります。
- 運動エネルギーは常に正またはゼロ の値でなければなりません。速度が正か負かに関係なく、速度の 2 乗は常に正です。
- 運動エネルギーは、ベクトルではないエネルギーの一種です。 5 m/s の速度で右に投げられたテニス ボールは、同じ速度で下に投げられたテニス ボールと同じ運動エネルギーを持ちます。
単振り子の期間
重いポイント マス (ボブと呼ばれる) は、理想的な単純な振り子で、完全に非伸縮性で柔軟で無重力のロープの一端にリンクされています。実際には、金属製の球形のボブに小さな綿のステッチ スレッドを通すことによって作成します。
単純な振り子の長さ
単振り子の長さは、振り子の吊り点と重心 (C.G.) の間の距離です。ボブの。
単純な振り子の期間
単純な振り子のおもりが 1 回の完全な振動を完了するのにかかる時間は、時間と呼ばれます。文字 T はそれを表すために使用されます。
振り子は、ボブが特定の角度に移動すると周期的な動きを開始します。周期的な動きは、変位角の値が小さい場合のボブの角変位を伴う単純な調和運動です。
F=mgsinθ
そして
a=gsinθ
振動が小さいので小さいと考えてみましょう
したがって、
sinθ=θ=x/l
この値を a に入れると、
a=gθ
a=gx/l
したがって、角周波数は
ω=√g/l
そして、私たちが知っているように
T=2π/ω
置換後、次のようになります:
T=2π√l/g
したがって、単純な振り子の時間の方程式に基づいて、時間は振り子の質量とは無関係であり、振動の小さな振幅の変化によって変化しないと推測できます。それは、弦の長さと加速率によって完全に決まります。この特性により、一定の時間間隔を追跡するために一般的に使用されてきました.
結論
この記事では、運動エネルギーを研究し、その式を導き出し、単純な振り子の期間も導き出します。単純な振り子は、長さ L のひもから吊り下げられた質量 m と支点 P で構成されています。振り子を最初の角度に移動して放すと、規則的なパターンで前後に揺れます。これが動作です。単純な振り子の原理。
θ=AB/r=s/r
角度の変化率は、物体の角速度として定義されます。直線運動の場合は、速度に似ています。それを表すためにギリシャ文字のオメガ (ω) が使用されます。
ω=dθ/dt
これで、上記の関係で θ の値を使用できます
ω=d/dt(s/r)
ω=ds/dt(1/r)
速度、v=ds/dt
したがって、
ω=v/r
等速円運動
人間の体は自然とまっすぐに進む傾向があります。物体を一定のペースで円を描くように動かし続ける何らかの力が必要です。求心力は、そのような力の名前です。この力の反作用が遠心力です。これは、両方の力の大きさと方向が等しいことを示しています。
遠心力は次のように与えられます。
F=mv²/r
ω=v/r
F=m(ωr)²/r
F=mrω²
求心力
機械的配置は、絶え間なく変化する半径方向の力の特別な要求を満たすことは困難です。条件は、力が粒子と完全に同期して方向を変えなければならないことを指定します。難しい作業です。これは、力を適用するメカニズムを物理的に変更することによって力を操作することを検討する場合に特に当てはまります。
幸いなことに、自然で巧妙に考案された多くの配置により、粒子の位置が変化すると、体にかかる力の方向が変わるというシナリオが生成されます。そのような配置の 1 つが太陽系で、惑星の引力は常に放射状です。
円運動に不可欠な力は求心力として知られています。求心力は、この基準を満たす外力の正味成分です。この意味で、求心力は独立した力ではありません。むしろ、この力は、体に作用する半径方向の外力の構成要素と見なすべきです。
求心力の方向と円軌道
円運動には、円運動で粒子に与えられる力の方向に関して微妙な点があります。静止している粒子は、加えられた力に対して垂直ではなく、加えられた力の方向に沿って移動します。円運動では状況が異なります。
すでに力の反対方向に移動している粒子に求心力を与えます。その結果、運動と外力との相互作用から生じる運動は、半径方向ではなく接線方向になります。
ニュートンの運動の第 2 法則に従って、粒子は求心力の方向、つまり中心に向かって加速します。その結果、垂直方向の求心力の成分がゼロであるため、粒子は求心加速度で下向きの変位 (Δy) を持ちながら、一定の速度で横方向 (Δx) にも移動します。
奇妙に思えるかもしれませんが、粒子は常に中心に向かって求心力の方向に下降しながら、持続的な横方向の動きにより中心からの直線距離も維持しています。
図では、粒子は中心に向かって Δy だけ進み、同時に Δx だけ左に移動します。与えられた期間内の垂直方向と水平方向の変位は、結果として得られる変位の結果として、粒子が常に円上にあるようなものです。
Δx=vΔt
Δy=1/2arΔt²
結論
円運動は、均一にも不均一にもなり得ます。接線方向の加速度成分がなければ等速円運動、接線方向の加速度成分があれば不等円運動です。非円運動のコンテキストでは、粒子の正味の加速度は、半径方向と接線方向の加速度の合計です。
慣性座標系にいて、円を描くように動く粒子を見ているとします。粒子にはある程度の加速度があるため、2 番目の運動方程式によると、粒子にかかる正味の力は非ゼロでなければなりません。たとえば、等速円運動を考えてみましょう。粒子の速度は一定です。
求心力は、中心に向かう力として定義されます。アイテムを均一な円運動に保つには、この求心力が必要です。これは、このタイプの力に付けられた名前にすぎず、張力、摩擦、またはその他の要因によって引き起こされる可能性があります.
