Энергия физика формулы: Кинетическая энергия — урок. Физика, 9 класс.

2}\)

\(\nu=\sqrt{\frac{2E_k}m}\)

Из основной формулы видно: во сколько раз изменяется масса тела, во столько раз изменяется и величина кинетической энергии. Например, если масса будет уменьшена или увеличена в 5 раз, то и величина кинетической энергии станет соответственно меньше или больше в 5 раз.

При увеличении скорости кинетическая энергия увеличивается в квадратичной зависимости. Допустим, скорость движения тела стала в 6 раз больше. Соответственно его кинетическая энергия возросла в 36 раз.

Формула кинетической энергии тела справедлива только для скоростей значительно меньших, чем скорость света. Если же скорость движения приближается к 300 000 км/с, то тут начинает действовать теория относительности, созданная Альбертом Эйнштейном.

Кинетическая энергия зависит от особенностей рассмотрения системы. Если тело принимают как макроскопический объект, то оно будет обладать внутренней энергией. В этом случае кинетическая энергия возникнет только в момент его движения.

Это же тело можно рассматривать и с микроскопической точки зрения. Тепловое движение атомов и молекул обуславливает внутреннюю энергию тела. В то же время средняя кинетическая энергия этого движения пропорциональна абсолютной температуре тела. Коэффициент этой пропорциональной зависимости называется постоянной Больцмана.

Кинетическая энергия атомов и молекул при рассмотрении тела на микроскопическом уровне описывается формулой:

\(E_k=\frac32kT\)

где \(k\) – это постоянная Больцмана.

Теорема об изменении кинетической энергии

Рассмотрим наиболее простой пример движения, при котором скорость движения и сила, действующая на тело имеют одинаковое направление. Тело совершает перемещение (S), так как сила (F) совершает работу (A). Также она изменяет и скорость движения, придавая телу некоторое ускорение. Это свидетельствует о наличии связи между работой силы и изменением скорости движения.

В данном случае работа силы будет описываться формулой:

A=FS

Запишем второй закон Ньютона в стандартном виде:

F=ma

При условии, что движение является равноускоренным (сила не зависит от координат и времени), работу можно записать так:

A=maS

Вспомним формулу из курса кинематики, связывающую перемещение, ускорение, начальную и конечную скорости движения тела:

\(S=\frac{\nu^2-\nu_0^2}{2a}\)

Подставляем ее в формулу работы:

\(A=\frac{ma(v^2-v_0^2)}{2a}=\frac{mv^2}2-\frac{mv_0^2}2\)

Полученное равенство показывает, что разность между кинетической энергией в конечной и начальный момент времени равна работе силы. {-23}\;Дж.\)

Вопрос9: Потенциальная энергия (вывод формулы).

Потенциальная энергия зависит от конфигурации системы и от взаимного расположения его частей и их положения во внешнем силовом поле.

А₁₂=П₁-П₂

она направлена в сторону уменьшения.

Тело, находясь в потенциальном поле сил, обладает потенциальной энергией П. Работа консервативных сил при бесконечно малом изменении конфигурации системы равна приращению потенциальной энергии (со знаком минус, т.к. работа совершается за счет убыли потенциальной энергии): dA = Fdr = -dП(здесь Fdr – скалярное произведение векторов). Из последнего соотношения по известной функции П(r) можно найти модуль и направление силы F.

Потенциальная энергия может быть определена исходя из последнего соотношения: П =-Fdr +С,

где С – постоянная интегрирования, т. е. потенциальная энергия определяется с точностью до произвольной величины. Однако это не отражается на физических законах, т.к. в них входит или разность потенциальных энергий в двух положениях тела или производная W_p по координатам. Поэтому в каждой конкретной задаче одну из конфигураций системы выбирают в качестве нулевой конфигурации, в которой потенциальную энергию системы полагают равной нулю (выбирают нулевой уровень отсчета и энергию системы в других положениях отсчитывают относительно нулевого уровня).

Таким образом, потенциальная энергия механической системы – это величина, равная работе, которую совершают все действующие на систему консервативные (потенциальные) силы при переводе системы из рассматриваемого состояния в состояние, соответствующее ее нулевой конфигурации . Конкретный вид функции П зависит от характера силового поля. Для консервативных сил F_x = -П/x, F_y = -П_p/y, F_z = -П/z

или в векторном виде F = -gradП = -[(П/x)i + (П/y)j + (П/z)k],

где i, j, k – орты координатных осей.

Вектор, определяемый выражением, называется градиентом скаляра П. Для него наряду с обозначением «gradП» применяется обозначение «П». Перевернутый треугольник называется оператором Набли, или оператором Гамильтона.

Конретный вид функции П зависит от характера силового поля. Потенциальная энергия тела массой m, поднятого на высоту h над поверхностью земли, рассчитывается как

П = mgh + с,

где c есть потенциальная энергия на нулевом уровне.

П=кх²/2 где К-коэффициент жесткости для пружин.

Закон сохранения энергии – это результат обобщения многих экспериментальных данных. Идея этого закона принадлежит Ломоносову, изложившему закон сохранения материи и движения, а полная формулировка в количественной форме дана немецким врачом Майером и ученым Гельмгольцем.

Рассмотрим систему материальных точек массами

m₁, m₂, …, m_n, движущихся со скоростями v₁, v₂, …, v_n. Пусть F₁, F₂, …, F_n – равнодействующие внутренних консервативных сил, действующих на каждую из этих точек, а F₁, F₂, …, F_n – равнодействующие внешних сил, которые также будем считать консервативными. Кроме того, будем считать, что на материальную точку действуют еще и внешние неконсервативные силы. Равнодействующие их, действующие на каждую из материальных точек, обозначим f₁, f₂, …, f_n. При скоростях значительно меньших скорости света массы материальных точек будут постоянны, и уравнения II закона Ньютона будут иметь вид:

Двигаясь под действием этих сил, точки системы за интервал времени dt совершают перемещения, соответственно равные . Умножим каждое уравнение на величину перемещения, получим:

Сложим эти ур-ния и получим:

Первый член этого равенства даст изменение кинетической энергии.

Второе слагаемое равно элементарной работе внутренних и внешних консервативных сил взятой со знаком «–».

Правая часть равенства (1) задает работу внешних неконсервативных сил, действующих на систему. Таким образом,

d(Т + П)  = dA (2)

При переходе системы из состояния (1) в состояние (2) получают, что изменение полной механической энергии системы при переходе из одного состояния в другое равно работе, совершаемой при этом внешними неконсервативными силами.

Если внешние неконсервативные силы отсутствуют, то d(Т + П)  = 0,

Т + П = const (3)т.е. полная механическая энергия системы

сохраняется постоянно.Выражение (3) представляет собой закон сохранения механической энергии: в системе тел, между которыми действуют только консервативные силы полная механическая энергия системы сохраняется, т. е. не изменяется со временем. Механические системы, на тела которых действуют только консервативные силы внутренние и внешние, называются консервативными системами.Тогда закон сохранения механической энергии можно записать так: в консервативных системах полная механическая энергия сохраняется.Закон сохранения механической энергии связан с однородностью времени. Однородность времени проявляется в том, что физические законы инвариантны относительно выбора начала отсчета времени. Например, при свободном падении тело в поле сил тяжести. Его скорость и пройденный путь зависят лишь от начальной скорости и продолжительности свободного падения тела и не зависят от того, когда это тело начало падать. Существует еще один вид систем – это диссипативные системы, в которых механическая энергия постепенно уменьшается за счет преобразования в другие механические формы энергии. Этот процесс получил название диссипации (рассеивания) энергии. Строго говоря, все системы в природе диссипативны. В консервативных системах закон сохранения механической энергии не просто закон сохранения в количественном смысле, а закон сохранения и превращения энергии, выражающий качественную сторону взаимного превращения различных форм движения друг в друга.

Закон сохранения и превращения энергии – фундаментальный закон природы. Он справедлив как для систем макроскопических тел, так и для систем микро тел. В системе, где действуют также неконсервативные силы, полная механическая энергия не сохраняется, однако, при исчезновении механической энергии всегда возникает эквивалентное количество энергии другого вида. Таким образом, энергия никогда не исчезает и не появляется вновь.В этом заключается физическая сущность закона сохранения и превращения энергии. Сущность неуничтожимости материи и ее движения. Графическое представление энергии Во многих задачах рассматривается одномерное движение тела, потенциальная энергия которого является функцией только одной переменной (например, координаты х), т.е. считается W_p(x). График зависимости потенциальной энергии от аргумента х называется потенциальной кривой. Анализ потенциальных кривых позволяет определить характер движения тела.

В качестве примера рассмотрим зависимость W_p(x) на рис.

1. Если полная энергия частицы равна W, то при условии выполнения закона сохранения энергии частица может находиться только там, где W_p  W, т.е. в областях II и IV. Из области II в область IV частица переходить не может, т.к. ей препятствует потенциальный барьер h . Для того, чтобы частица смогла преодолеть потенциальный барьер, ей необходимо сообщить дополнительную энергию, равную высоте барьера h (или превышающую ее). В области II частица с полной энергией W оказывается “запертой” в потенциальной яме ABC.

Формулы – Кинетическая энергия

Формулы – Кинетическая энергия

gif”/> Введение Астрономические инструменты Концепции 1. Электромагнитный спектр 2. Ограничения по атмосфере 3. Космические наблюдения Оборудование 1. Телескопы 2. Радио 3. Космические инструменты 4. Фотография 5. Спектроскопия 6. Компьютеры 7. Расширенные методы 8. Радиоастрономия Базовая математика Алгебра Статистика Геометрия Научное обозначение Бревенчатые весы Исчисление Физика Концепции – Основные единицы измерения – Масса и плотность – Температура – Скорость и ускорение – Сила, давление и энергия – Атомы – Квантовая физика – Природа Света Формулы – Яркость – Правители цефеид – Расстояние – Доплеровский сдвиг – Частота и длина волны – Закон Хаббла – Закон обратных квадратов – Кинетическая энергия – Светимость – Величины – Преобразование массы в энергию – Кеплер и Ньютон – Орбиты – Параллакс – Закон Планка – Релятивистское красное смещение – Относительность – Радиус Шварцшильда – Синодический и сидерический периоды – Звездное время – Формула малого угла – Звездные свойства – Закон Стефана-Больцмана – Связанные с телескопом – Температура – Приливные силы – Закон Вина Константы Модели компьютеров Дополнительные ресурсы 1. Дополнительные темы 2. Гостевые вклады Физика – Формулы – Кинетическая энергия Кинетическая энергия конкретного объекта – это энергия который производится из-за его движения и массы. Следующее уравнение используется для определения кинетической энергия стандартного объекта, такого как бумага, автомобили или планеты. При работе с очень маленькими частицы – как атомы и молекулы – легкое необходимо учитывать вариант уравнения: При определении энергии атом или молекулы в астрономии можно найти скорость эта частица: Это важно по нескольким причинам, одна из которых имеет дело с планетарные атмосферы. Очень энергичный молекулы могут столкнуться друг с другом, чтобы разбить их вниз. Кроме того, высокоэнергетические молекулы могут превышать в планеты убегают со скоростью и испаряются в космос. Вернуться к началу Многие студенты борются с написанием исследовательского проекта кинетической энергии? Они могут легко купить исследовательскую работу на сайте SmartWritingService.com, доступном круглосуточно и без выходных.

Поиск | Карта сайта | Приложение ©2004 – 2023 Астрономия онлайн. Все права защищены. Связаться с нами. Юридический. Работы в рамках лицензии Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 Unported License.

 

Многие физические формулы могут нуждаться в обновлении с добавлением факторов кинетической энергии вращения и вибрации, открытых в прошлом столетии в качестве возможных состояний всей материи, а также только ранее известных линейных кинетических энергий. Формулы физики будущего могут потребовать добавления вращения и вибрации

Многие физические формулы могут нуждаться в обновлении с добавлением факторов кинетической энергии вращения и вибрации, открытых в прошлом столетии в качестве возможных состояний всей материи, а также только ранее известных линейных кинетических энергий. Формулы физики будущего могут нуждаться в добавлении вращения и вибрации

• Брекке, Стюарт

Аннотация

Примерно в 1960 году было обнаружено, что вся материя, такая как молекулы, ядра, звезды и планеты, помимо линейного движения, может также вращаться и вибрировать. Многие старые физические формулы не включали эти важные факторы и, возможно, нуждаются в обновлении, как и будущие формулы. Полная энергия тела, движущегося с малыми скоростями, была получена за 1905 Эйнштейна, чтобы быть E = mc ² + 1/2mv ² и формула Нобелевской премии 1921 года для фотоэлектрического эффекта была hf = (1/2mv ² ) + ϕ. С коэффициентами кинетической энергии вращения и вибрации и коэффициентами потенциальной энергии может произойти большее согласование экспериментальных данных с теорией. Уравнение массы-энергии при малых скоростях и фотоэлектрический эффект теперь следует обновить до E = mc ² + 1/2mv ² + 1/2Iω ² + 1/2kx ² + (Gm ₁ м2)/об ² + (k _q1 q ₂ )/r ² и фотоэффект hf = (1/2mv ² +1/2Iω ² +1/2kx 2 ^{+1/2kx 2 . Многие другие физические уравнения легко обновляются путем простого добавления коэффициентов кинетической энергии вращения и вибрации, что повышает их точность.}