機械的エネルギーの保存法則
法律は、孤立したシステムでは、総機械エネルギーは一定のままであると述べています。 機械的エネルギーは、ポテンシャルエネルギー(PE)と運動エネルギー(KE)の合計です。
* ポテンシャルエネルギー(PE): オブジェクトの位置または構成のために保存されているエネルギー(スイングの最高点での振り子ボブなど)。
* 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(最速のポイントで動く振り子ボブのように)。
振り子に適用します
1。理想的なシステム: 理想的な振り子システムでは、次のように仮定します。
*空気抵抗なし(摩擦)。
*ピボットポイントによるエネルギー損失はありません。
*重力のみが振り子ボブに作用しています。
2。エネルギー変換: 振り子が揺れると、エネルギーはPEとKEの間を変えます。
* 最高点で: ボブには最大PEと最小KEがあります(一時的に停止します)。
* 最低点で: ボブには最大KEと最小PE(最速で動いています)。
* 中間: エネルギーは常にPEとKEの間で交換されていますが、総機械エネルギーは同じままです。
3。総機械エネルギー(E): これは、スイングの任意の時点でのPEとKEの合計です。
* E =PE + KE =定数
これが重要な理由
機械的エネルギーの保存の法則は、私たちが理解するのに役立ちます。
* 振り子の動き: PEとKEの間の絶え間ない交換は、前後のスイング運動を説明しています。
* 振り子の期間: 完全なスイングにかかる時間は、総エネルギーと振り子の長さによって決まります。
実際の考慮事項
現実の世界では、振り子は完全に孤立したシステムではありません。空気抵抗とピボットポイントからの摩擦はエネルギー損失を引き起こします。その結果、振り子の振幅(最大スイング角)は時間とともに徐々に減少し、総機械エネルギーが徐々に減少します。
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