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高さHの地面から自由落下時にオブジェクトにエネルギーの保存はどのように適用されますか?

エネルギーの保全が自由落下時にオブジェクトに適用される方法は次のとおりです。

概念を理解する

* エネルギーの保存: 閉じたシステムの総エネルギーは一定のままです。あるフォームから別の形式(たとえば、運動の可能性)に変換できますが、合計量は同じままです。

* ポテンシャルエネルギー(PE): 基準点(通常は地面)に比べて位置のためにオブジェクトに保存されています。計算されます:pe =mgh、ここでmは質量、gは重力加速度、hは高さです。

* 運動エネルギー(KE): その動きのためにオブジェクトが所有するエネルギー。計算されます:ke =(1/2)mv²、ここでmは質量、vは速度です。

自由落下とエネルギー変換

1。初期状態(高さHで):

*オブジェクトには、最大ポテンシャルエネルギー(PE =MGH)とゼロ運動エネルギー(KE =0)があります。

2。自由落下中:

*オブジェクトが落ちると、その高さが減少します(Hが減少します)。これは、そのポテンシャルエネルギーが運動エネルギーに変換されていることを意味します。

*オブジェクトは速度を獲得し(Vが増加します)、その結果、運動エネルギーが増加します。

*秋の任意の時点で、オブジェクトのポテンシャルエネルギーと運動エネルギーの合計は一定のままです。

3。衝撃の直前:

*オブジェクトは最大速度(v_max)に達し、ポテンシャルエネルギーがゼロ(PE =0)です。

*すべての初期ポテンシャルエネルギーは、運動エネルギー(KE =(1/2)MV_MAX²)に変換されました。

数学的表現

エネルギーの保存の原理は、数学的に表現できます。

pe_initial + ke_initial =pe_final + ke_final

ke_initial =0およびpe_final =0であるため、方程式を次のことを簡素化できます。

mgh =(1/2)mv_max²

最終速度(v_max)を解くと、次のようになります。

v_max =√(2GH)

キーポイント

*オブジェクトの総機械エネルギー(PE + KE)は、自由落下を通して一定のままです。

*エネルギーは失われたり獲得されたりせず、潜在的な形態と運動型の間でのみ変換されます。

*オブジェクトの最終速度は、方程式v_max =√(2GH)に見られるように、初期高さ(h)と重力加速度(g)にのみ依存します。

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