機械的エネルギーの保存法則
機械的エネルギーの保存の法則は、隔離されたシステムでは、総機械エネルギーが時間の経過とともに一定のままであると述べています 。これは、システム内のポテンシャルエネルギー(PE)と運動エネルギー(KE)の合計が常に同じであることを意味します。
これが故障です:
* 機械的エネルギー: これは、オブジェクトの位置と動きに関連するエネルギーです。 2つのコンポーネントで構成されています。
* ポテンシャルエネルギー(PE): その位置または構成のためにオブジェクトによって保存されているエネルギー。例には、重力ポテンシャルエネルギー(高さに基づく)および弾性ポテンシャルエネルギー(伸びた春に保存)が含まれます。
* 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。これは、オブジェクトの質量とその速度の正方形に直接比例します。
* 分離システム: 外力がその中のオブジェクトに作用しないシステム。これは、システムにエネルギーが追加されたり、システムから削除されたりしないことを意味します。
それがどのように機能するか:
特定の高さからボールが落ちたと想像してみてください。それが落ちるにつれて:
1。初期状態: ボールには、最大のポテンシャルエネルギー(高さによる)と速度エネルギーゼロ(動いていないため)があります。
2。落下: ボールが落ちると、そのポテンシャルエネルギーは運動エネルギーに変換されます。ボールは速度を上げ、KEはPEが減少している間に増加します。
3。衝撃: 衝撃の瞬間に、ボールには最大の運動エネルギーと最小ポテンシャルエネルギーがあります。
4。バウンス: 衝突が弾力性がある場合、ボールはバックアップし、KEをPEに戻します。
重要なポイント:
* 非保守的な力: 法律は、非保守的な力のない孤立したシステムに適用されます。 摩擦のようなこれらの力は、機械エネルギーを他の形態のエネルギー(熱など)に変換するため、機械的エネルギーの保存に違反します。
* 総エネルギー: 機械的エネルギーは孤立したシステムで保存されていますが、総エネルギー(熱、音などの他の形式を含む)は常に宇宙で保存されています。
例:
*ジェットコースター:トラックを登ると、ポテンシャルエネルギーを獲得し、運動エネルギーを失います。下降するにつれて、ポテンシャルエネルギーを失い、運動エネルギーを獲得しますが、総機械エネルギーは一定のままです。
*振り子:振り子は前後に揺れ、最高点でのポテンシャルエネルギーを最低点の運動エネルギーに変換し、逆も同様です。
要約: 機械的エネルギーの保存の法則は、システム内でエネルギーがどのように変換され伝達されるかを理解するのに役立つ物理学の基本原則です。これは、さまざまな状況でオブジェクトの動きを分析および予測するための強力なツールです。