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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