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オブジェクトの機械的エネルギーをどのように計算しますか?

機械的エネルギーは、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です。計算方法は次のとおりです。

1。ポテンシャルエネルギー(PE):

* 重力ポテンシャルエネルギー: これは、重力場でのオブジェクトの位置のために保存されているエネルギーです。

*式:PE =MGH

* m =オブジェクトの質量(kg)

* G =重力による加速(約9.8 m/s²)

* H =基準点(m)の上のオブジェクトの高さ

* 弾性ポテンシャルエネルギー: これは、伸びたスプリングや圧縮ラバーバンドなど、変形した弾性オブジェクトに保存されたエネルギーです。

*式:PE =(1/2)kx²

* k =スプリング定数(n/m)

* x =平衡位置からの変位(m)

2。運動エネルギー(KE):

* 翻訳速度エネルギー: これは、直線でのオブジェクトの動きに関連するエネルギーです。

*式:KE =(1/2)mV²

* m =オブジェクトの質量(kg)

* v =オブジェクトの速度(m/s)

* 回転速度エネルギー: これは、オブジェクトの回転に関連するエネルギーです。

*式:KE =(1/2)iω²

* i =慣性モーメント(kgm²)

*ω=角速度(rad/s)

3。総機械エネルギー(ME):

* 式:Me =PE + KE

例:

10 m/sの初期速度で上向きに投げられる2 kgの質量のあるボールがあるとしましょう。最高点で、ボールは5メートルの高さに達します。この時点でその機械的エネルギーを計算できます。

* ポテンシャルエネルギー: PE =mgh =(2 kg)(9.8 m/s²)(5 m)=98 j

* 運動エネルギー: KE =(1/2)mV²=(1/2)(2 kg)(0 m/s)²=0 j(ボールは最高点で一時的に停止するため)

* 機械的エネルギー: me =pe + ke =98 j + 0 j =98 j

重要なメモ:

*機械的エネルギーは、摩擦や空気抵抗などの非保守的な力がない場合に保存されます。これは、システムの総機械エネルギーが一定のままであることを意味します。

*重力ポテンシャルエネルギーの基準点は任意です。任意のポイントをゼロポテンシャルエネルギーにすることができます。

*機械的エネルギーの単位はジュール(J)です。

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