If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Ако използваш уеб филтър, моля, увери се, че домейните *. kastatic.org и *. kasandbox.org са разрешени.

Основно съдържание

Преговор върху запазване на енергията

Преговори ключовите концепции, формули и умения, свързани със за запазването на енергията, механичната енергия и неконсервативната работа.

Основни понятия

Термин (символ)Значение
Закон за запазване на енергияОбщата енергия на изолирана система е постоянна. Енергията не се създава или разрушава, тя може само да преминава от един вид в друг или от една система в друга.
Механична енергия (Em)Сборът на кинетичната и потенциалната енергия. Международни мерни единици джаули (J).
Принцип за запазване на механичната енергияАко само консервативните сили извършват работа, механичната енергия на една система е постоянна при всеки процес.
Термална енергияВътрешна енергия, налична в системата поради температурата ѝ.
Неконсервативна работа (WNC)Работа, извършена от неконсервативна сила. Пример е извършената работа от триенето, което произвежда термална енергия. Международни мерни единици джаули (J).

Формули

УравнениеРазбор на символиЗначение в думи
Em=K+UEm е механична енергия, K е кинетична енергия, U е потенциална енергия.Общата механична енергия на една система е сборът от общата кинетична и общата потенциална енергия.
K0+U0=K+UилиΔK+ΔU=0K0 е начална кинетична енергия, U0 е начална потенциална енергия, K е крайна кинетична енергия, U е крайна потенциална енергия, ΔK е промяна на кинетична енергия, а ΔU е промяната на потенциалната енергия.Началната механична енергия на една система е равна на крайната механична енергия на системата, когато не е извършена работа от неконсервативни сили (принцип за запазване на механичната енергия).
K0+U0+WNC=K+UилиWNC=ΔK+ΔUK0 е начална кинетична енергия, U0 е начална потенциална енергия, K е крайна кинетична енергия, U е крайна потенциална енергия, ΔK е промяна на кинетичната енергия, ΔU е промяна на потенциалната енергия, а WNC е работата от неконсервативните сили.Промяната на механичната енергия на една система е равна на общата работа, извършена върху системата от всички неконсервативни сили.

Как да запишем уравнението за запазване на енергията

Уравнение за запазване на енергията
K0+U0+WNC=K+U
е винаги вярно при всякакви сценарии. Но уравнението за запазване може да изглежда различно в зависимост от задачата, понеже може да са включени различни сили и видове енергии. За да запишем правилното уравнение за запазване на енергията:
  1. Чертаем схема на сценария, записваме известната ни информация и идентифицираме системата. Не забравяй, че потенциалната енергия и работата, извършена от триенето, трябва да включват две тела.
  2. Реши къде ще са началното и крайното местоположения за анализиране на запазването на енергия, като включим търсеното неизвестно в едно от местоположенията ни и цялата известна информация в другото местоположение. Отбелязване на кинетичните и потенциалните енергии в тези две точки.
  3. Поставяме по-ниската от двете позиции да е местоположението с височина нула. Това елиминира члена за потенциална енергия в това местоположение и опростява уравнението ни за запазване на енергията.
  4. Ако няма неконсервативни сили като триене, тогава използваме запазването на механична енергия:
K0+U0=K+U
Или ако има неконсервативни сили, тогава включи WNC с крайните енергии:
K0+U0=K+U+WNC
  1. Съкрати всеки член за енергията, който е нула, за да опростиш уравнението. Например, ако системата няма движение в началната или крайната позиция, махни членовете за кинетичната енергия от уравнението.

Чести грешки и погрешни разбирания

  1. Уравнението за запазване на енергия сравнява само енергията на системата в крайната и началната точка във времето. Може да има различни комбинации енергия между тези две точки, но уравнението, което използваме, се занимава само с крайната и началната енергия.
Например помисли за пускането на топка на пружина (виж фигура 1 по-долу). За системата пружина-маса-Земя можем да анализираме енергията от момента на пускане на топката (вляво) до точката, в която топката е в най-ниската точка на пружината (вдясно). Започва се изцяло с гравитационна потенциална енергия, преминава към комбинация от кинетична и гравитационна потенциална енергия, докато топката пада, и в края имаме само възстановителна потенциална енергия.
Уравнението за запазване на енергия за системата топка-пружина-Земя от точката на пускане и позицията на максимална компресия на пружината е
Ug,0=Us
Въпреки че топката се движи по време на падането, топката няма кинетична енергия в началната и крайната точка.
Фигура 1. Енергийни трансформации на топка, пусната на пружина.
  1. Хората погрешно смятат, че енергията на едно тяло е постоянна. Общата енергия на Вселената е постоянна, но енергията може да бъде прехвърляне между системи, които дефинираме във Вселената. Ако една система получи енергия, друга система трябва да е изгубила енергия, за да се запази общата енергия във Вселената.
Пример за това е да бутнеш приятел с шейна. Приятелят ти в началото е в покой, но след бутането има кинетична енергия. Силата ти на бутане е прехвърлила енергия към приятеля ти.

Научи повече

За по-задълбочени обяснения за законите за запазване на енергията виж видеото ни за законите за запазване на енергия и диаграмите на енергията.

Искаш ли да се присъединиш към разговора?

Все още няма публикации.
Разбираш ли английски? Натисни тук, за да видиш още дискусии в английския сайт на Кан Академия.