Hukum kekekalan energi menyatakan bahwa energi suatu benda tidak pernah hilang atau muncul kembali, hanya dapat berubah bentuk dari satu bentuk ke jenis lainnya. Hukum ini bersifat universal. Ia mempunyai rumusan tersendiri dalam berbagai cabang ilmu fisika. Mekanika klasik mempertimbangkan hukum kekekalan energi mekanik.

Energi mekanik total suatu sistem tertutup benda-benda fisik yang di dalamnya terdapat gaya-gaya konservatif adalah nilai yang konstan. Beginilah rumusan hukum kekekalan energi Newton.

Sistem fisik yang tertutup atau terisolasi dianggap sebagai sistem yang tidak terpengaruh oleh kekuatan eksternal. Tidak ada pertukaran energi dengan ruang di sekitarnya, dan energi yang dimilikinya tetap tidak berubah, yaitu kekal. Dalam sistem seperti itu, hanya kekuatan internal yang bertindak, dan benda-benda berinteraksi satu sama lain. Hanya transformasi energi potensial menjadi energi kinetik dan sebaliknya yang dapat terjadi di dalamnya.

Contoh paling sederhana dari sistem tertutup adalah senapan sniper dan peluru.

Jenis kekuatan mekanik

Gaya-gaya yang bekerja di dalam sistem mekanis biasanya dibagi menjadi konservatif dan non-konservatif.

Konservatif gaya-gaya dianggap yang kerjanya tidak bergantung pada lintasan benda di mana gaya tersebut diterapkan, tetapi hanya ditentukan oleh posisi awal dan akhir benda tersebut. Kekuatan konservatif juga disebut potensi. Usaha yang dilakukan oleh gaya-gaya tersebut sepanjang putaran tertutup adalah nol. Contoh kekuatan konservatif – gravitasi, gaya elastis.

Semua kekuatan lainnya dipanggil non-konservatif. Ini termasuk gaya gesek dan gaya hambatan. Mereka juga dipanggil disipatif kekuatan. Gaya-gaya ini, selama setiap pergerakan dalam sistem mekanis tertutup, melakukan kerja negatif, dan di bawah aksinya, energi mekanik total sistem berkurang (menghilang). Ia berubah menjadi bentuk energi non-mekanis lainnya, misalnya panas. Oleh karena itu, hukum kekekalan energi pada sistem mekanik tertutup hanya dapat dipenuhi jika tidak ada gaya nonkonservatif di dalamnya.

Energi total suatu sistem mekanik terdiri dari energi kinetik dan energi potensial dan merupakan jumlah keduanya. Jenis energi ini dapat berubah menjadi satu sama lain.

Energi potensial

Energi potensial disebut energi interaksi benda fisik atau bagian-bagiannya satu sama lain. Hal ini ditentukan oleh posisi relatifnya, yaitu jarak antara keduanya, dan sama dengan usaha yang perlu dilakukan untuk memindahkan benda dari titik acuan ke titik lain dalam medan aksi gaya konservatif.

Setiap benda fisik yang tidak bergerak yang diangkat ke ketinggian tertentu mempunyai energi potensial, karena ia dipengaruhi oleh gravitasi, yang merupakan gaya konservatif. Energi tersebut dimiliki oleh air di tepi air terjun, dan kereta luncur di puncak gunung.

Dari manakah energi ini berasal? Saat tubuh fisik diangkat ke ketinggian, kerja dilakukan dan energi dikeluarkan. Energi inilah yang disimpan dalam tubuh yang terangkat. Dan sekarang energi ini siap melakukan kerja.

Jumlah energi potensial suatu benda ditentukan oleh ketinggian di mana benda tersebut berada relatif terhadap tingkat awal tertentu. Kita bisa mengambil titik mana pun yang kita pilih sebagai titik acuan.

Jika kita perhatikan kedudukan suatu benda relatif terhadap bumi, maka energi potensial suatu benda di permukaan bumi adalah nol. Dan di atas H itu dihitung dengan rumus:

E p = m ɡ H ,

Di mana M - massa tubuh

ɡ - percepatan gravitasi

H – ketinggian pusat massa benda relatif terhadap Bumi

ɡ = 9,8 m/s 2

Ketika suatu benda jatuh dari ketinggian jam 1 hingga ketinggian jam 2 gravitasi berhasil. Usaha ini sama dengan perubahan energi potensial dan bernilai negatif, karena jumlah energi potensial berkurang ketika benda dijatuhkan.

SEBUAH = - ( E hal2 – E p1) = - ∆ E hal ,

Di mana E hal1 – energi potensial tubuh pada ketinggian jam 1 ,

E hal2 - energi potensial tubuh pada ketinggian jam 2 .

Jika benda diangkat ke ketinggian tertentu, maka usaha yang dilakukan melawan gaya gravitasi. Dalam hal ini mempunyai nilai positif. Dan jumlah energi potensial tubuh meningkat.

Benda yang mengalami deformasi elastis (pegas yang dikompresi atau diregangkan) juga memiliki energi potensial. Nilainya bergantung pada kekakuan pegas dan panjang kompresi atau regangannya, dan ditentukan oleh rumus:

E p = k·(∆x) 2 /2 ,

Di mana k – koefisien kekakuan,

∆x – pemanjangan atau kompresi tubuh.

Energi potensial yang dimiliki pegas dapat melakukan usaha.

Energi kinetik

Diterjemahkan dari bahasa Yunani, “kinema” berarti “gerakan.” Energi yang diterima suatu benda fisik sebagai akibat geraknya disebut kinetis. Nilainya tergantung pada kecepatan gerakan.

Bola sepak yang menggelinding melintasi lapangan, kereta luncur yang meluncur menuruni gunung dan terus bergerak, anak panah yang ditembakkan dari busur – semuanya memiliki energi kinetik.

Jika suatu benda dalam keadaan diam maka energi kinetiknya nol. Segera setelah suatu gaya atau beberapa gaya bekerja pada suatu benda, benda itu akan mulai bergerak. Dan saat benda bergerak, gaya yang bekerja padanya melakukan kerja. Kerja gaya, di bawah pengaruhnya suatu benda dari keadaan diam mulai bergerak dan mengubah kecepatannya dari nol menjadi ν , ditelepon energi kinetik massa tubuh M .

Jika pada saat awal benda sudah bergerak, dan kecepatannya penting ν 1 , dan pada saat terakhir sama dengan ν 2 , maka usaha yang dilakukan oleh gaya atau gaya yang bekerja pada benda akan sama dengan pertambahan energi kinetik benda tersebut.

∆ E k = Ek 2 - Eks 1

Jika arah gaya bertepatan dengan arah gerak, maka usaha positif dilakukan dan energi kinetik benda bertambah. Dan jika gaya diarahkan ke arah yang berlawanan dengan arah gerak, maka usaha negatif dilakukan, dan benda mengeluarkan energi kinetik.

Hukum kekekalan energi mekanik

Ek 1 + E hal1= E k 2 + E hal2

Setiap benda fisik yang terletak pada ketinggian tertentu memiliki energi potensial. Namun ketika jatuh, ia mulai kehilangan energinya. Kemana dia pergi? Ternyata tidak hilang kemana-mana, melainkan berubah menjadi energi kinetik benda yang sama.

Memperkirakan , beban dipasang secara tetap pada ketinggian tertentu. Energi potensialnya pada titik ini sama dengan nilai maksimumnya. Jika kita melepaskannya, ia akan mulai jatuh dengan kecepatan tertentu. Akibatnya, ia akan mulai memperoleh energi kinetik. Namun pada saat yang sama energi potensialnya akan mulai berkurang. Pada titik tumbukan, energi kinetik benda akan mencapai maksimum, dan energi potensial akan berkurang menjadi nol.

Energi potensial bola yang dilempar dari ketinggian berkurang, tetapi energi kinetiknya bertambah. Kereta luncur yang diam di puncak gunung mempunyai energi potensial. Energi kinetik mereka saat ini adalah nol. Tetapi ketika mereka mulai menggelinding ke bawah, energi kinetiknya akan meningkat, dan energi potensialnya akan berkurang dengan jumlah yang sama. Dan jumlah nilainya tidak akan berubah. Energi potensial apel yang tergantung di pohon ketika jatuh diubah menjadi energi kinetiknya.

Contoh-contoh ini dengan jelas menegaskan hukum kekekalan energi yang menyatakan demikian energi total sistem mekanik adalah nilai konstan . Energi total sistem tidak berubah, tetapi energi potensial berubah menjadi energi kinetik dan sebaliknya.

Dengan berkurangnya energi potensial, maka energi kinetik bertambah dengan jumlah yang sama. Jumlahnya tidak akan berubah.

Untuk sistem benda fisik tertutup, persamaan berikut ini berlaku:
E k1 + E p1 = E k2 + E p2,
Di mana E k1, E hal1 - energi kinetik dan potensial sistem sebelum interaksi apa pun, E k2 , E hal2 - energi yang sesuai setelahnya.

Proses perubahan energi kinetik menjadi energi potensial dan sebaliknya dapat dilihat dengan mengamati ayunan bandul.

Klik pada gambar

Berada di posisi paling kanan, pendulum seolah membeku. Pada saat ini ketinggiannya di atas titik acuan adalah maksimum. Oleh karena itu, energi potensialnya juga maksimum. Dan nilai kinetiknya nol karena tidak bergerak. Namun saat berikutnya pendulum mulai bergerak ke bawah. Kecepatannya meningkat, dan karenanya energi kinetiknya meningkat. Namun seiring dengan berkurangnya ketinggian, energi potensial juga berkurang. Pada titik terendah akan sama dengan nol, dan energi kinetik akan mencapai nilai maksimumnya. Pendulum akan terbang melewati titik ini dan mulai naik ke kiri. Energi potensialnya akan mulai meningkat, dan energi kinetiknya akan berkurang. Dll.

Untuk mendemonstrasikan transformasi energi, Isaac Newton menemukan sistem mekanik yang disebut tempat lahir Newton atau bola Newton .

Klik pada gambar

Jika Anda membelok ke samping dan kemudian melepaskan bola pertama, energi dan momentumnya akan ditransfer ke bola terakhir melalui tiga bola perantara, yang akan tetap tidak bergerak. Dan bola terakhir akan dibelokkan dengan kecepatan yang sama dan naik setinggi bola pertama. Kemudian bola terakhir akan mentransfer energi dan momentumnya melalui bola perantara ke bola pertama, dan seterusnya.

Bola yang digerakkan ke samping mempunyai energi potensial maksimum. Energi kinetiknya saat ini adalah nol. Setelah mulai bergerak, ia kehilangan energi potensial dan memperoleh energi kinetik, yang pada saat tumbukan dengan bola kedua mencapai maksimum, dan energi potensial menjadi sama dengan nol. Selanjutnya energi kinetik dipindahkan ke bola kedua, lalu ketiga, keempat, dan kelima. Yang terakhir, setelah menerima energi kinetik, mulai bergerak dan naik ke ketinggian yang sama dengan bola pertama pada awal pergerakannya. Energi kinetiknya saat ini adalah nol, dan energi potensialnya sama dengan nilai maksimumnya. Kemudian ia mulai jatuh dan mentransfer energi ke bola dengan cara yang sama dalam urutan terbalik.

Hal ini berlangsung cukup lama dan bisa berlanjut tanpa batas waktu jika tidak ada kekuatan non-konservatif. Namun pada kenyataannya, gaya disipatif bekerja dalam sistem, di bawah pengaruh bola kehilangan energinya. Kecepatan dan amplitudonya berangsur-angsur berkurang. Dan akhirnya mereka berhenti. Hal ini menegaskan bahwa hukum kekekalan energi hanya terpenuhi jika tidak ada gaya non-konservatif.

Prinsip konservasi energi benar-benar akurat, tidak ada kasus pelanggaran yang tercatat. Ini adalah hukum alam mendasar yang diikuti oleh orang lain. Oleh karena itu, penting untuk memahaminya dengan benar dan mampu menerapkannya dalam praktik.

Prinsip Dasar

Tidak ada definisi umum mengenai konsep energi. Ada berbagai jenisnya: kinetik, termal, potensial, kimia. Tapi ini tidak memperjelas maksudnya. Energi adalah karakteristik kuantitatif tertentu yang, apa pun yang terjadi, tetap konstan untuk keseluruhan sistem. Anda dapat menyaksikan keping geser berhenti dan menyatakan: energi telah berubah! Faktanya, tidak: energi mekanik berubah menjadi energi panas, sebagian dihamburkan di udara, dan sebagian lagi digunakan untuk mencairkan salju.

Beras. 1. Konversi usaha yang dikeluarkan untuk mengatasi gesekan menjadi energi panas.

Matematikawan Emmy Noether mampu membuktikan bahwa keteguhan energi merupakan manifestasi dari keseragaman waktu. Besaran ini tidak berubah terhadap transportasi sepanjang koordinat waktu, karena hukum alam tidak berubah seiring waktu.

Kami akan mempertimbangkan energi mekanik total (E) dan jenisnya - kinetik (T) dan potensial (V). Jika kita menjumlahkannya, kita mendapatkan persamaan energi mekanik total:

$E = T + V_((q))$

Dengan menuliskan energi potensial sebagai $V_((q))$, kita menunjukkan bahwa energi potensial hanya bergantung pada konfigurasi sistem. Yang kami maksud dengan q adalah koordinat umum. Ini bisa berupa x, y, z dalam sistem koordinat kartesius persegi panjang, atau bisa juga yang lainnya. Paling sering mereka berurusan dengan sistem Cartesian.

Beras. 2. Energi potensial pada medan gravitasi.

Rumusan matematis hukum kekekalan energi dalam mekanika adalah sebagai berikut:

$\frac (d)(dt)(T+V_((q))) = 0$ – turunan waktu dari energi mekanik total adalah nol.

Dalam bentuk integralnya yang biasa, rumus hukum kekekalan energi ditulis sebagai berikut:

Dalam mekanika, pembatasan diberlakukan pada hukum: gaya-gaya yang bekerja pada sistem harus konservatif (pekerjaannya hanya bergantung pada konfigurasi sistem). Dengan adanya gaya nonkonservatif, misalnya gesekan, energi mekanik diubah menjadi energi jenis lain (panas, listrik).

Termodinamika

Upaya untuk menciptakan mesin gerak abadi merupakan ciri khas abad ke-18 dan ke-19 - era ketika mesin uap pertama dibuat. Namun kegagalan tersebut membuahkan hasil positif: hukum pertama termodinamika dirumuskan:

$Q = \Delta U + A$ – panas yang dikeluarkan digunakan untuk melakukan usaha dan mengubah energi dalam. Ini tidak lebih dari hukum kekekalan energi, tapi untuk mesin kalor.

Beras. 3. Skema mesin uap.

Tugas

Sebuah beban bermassa 1 kg, digantung pada seutas benang L = 2 m, dibelokkan sehingga tinggi angkat menjadi 0,45 m, dan dilepaskan tanpa kecepatan awal. Berapakah tegangan benang pada titik terendahnya?

Larutan:

Mari kita tuliskan hukum kedua Newton dalam proyeksi ke sumbu y pada saat benda melewati titik terbawah:

$ma = T – mg$, tetapi karena $a = \frac (v^2)(L)$, maka dapat ditulis ulang dalam bentuk baru:

$m \cdot \frac (v^2)(L) = T – mg$

Sekarang mari kita tuliskan hukum kekekalan energi, dengan memperhatikan bahwa pada posisi awal energi kinetiknya adalah nol, dan pada titik terbawah energi potensialnya adalah nol:

$m \cdot g \cdot h = \frac (m \cdot v^2)(2)$

Maka gaya tarik benang adalah :

$T = \frac (m \cdot 2 \cdot g \cdot h)(L) + mg = 10 \cdot (0,45 + 1) = 14,5 \: H$

Apa yang telah kita pelajari?

Selama pelajaran, kita melihat sifat dasar alam (keseragaman waktu), yang menjadi dasar hukum kekekalan energi, dan melihat contoh hukum ini di berbagai cabang fisika. Untuk mengamankan materi, kami memecahkan masalah dengan pendulum.

Uji topiknya

Evaluasi laporan

Penilaian rata-rata: 4.4. Total peringkat yang diterima: 252.

Hukum kekekalan energi adalah salah satu hukum terpenting yang menyatakan kuantitas fisik - energi kekal dalam sistem terisolasi. Semua proses yang diketahui di alam, tanpa kecuali, mematuhi hukum ini. Dalam sistem terisolasi, energi hanya dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya, namun kuantitasnya tetap.

Untuk memahami apa itu hukum dan dari mana asalnya, mari kita ambil sebuah benda bermassa m, yang kita jatuhkan ke bumi. Di titik 1, benda kita berada pada ketinggian h dan diam (kecepatan 0). Di titik 2 benda mempunyai kecepatan tertentu v dan berada pada jarak h-h1. Pada titik 3 benda mempunyai kecepatan maksimum dan hampir terletak di bumi kita, yaitu h = 0

Hukum kekekalan energi

Pada titik 1 benda hanya mempunyai energi potensial, karena kecepatan benda adalah 0, maka energi mekanik totalnya sama.

Setelah kami melepaskan tubuhnya, tubuhnya mulai berjatuhan. Ketika jatuh, energi potensial suatu benda berkurang seiring dengan berkurangnya ketinggian benda di atas bumi, dan energi kinetiknya meningkat seiring dengan bertambahnya kecepatan benda. Pada bagian 1-2 sama dengan h1, energi potensialnya akan sama dengan

Dan energi kinetiknya akan sama pada saat itu

Kecepatan tubuh pada titik 2):

Semakin dekat suatu benda ke Bumi, semakin kecil energi potensialnya, tetapi pada saat yang sama kecepatan benda tersebut meningkat, dan karena itu, energi kinetiknya. Artinya, pada titik 2 berlaku hukum kekekalan energi: energi potensial berkurang, energi kinetik bertambah.

Di titik 3 (di permukaan bumi) energi potensialnya nol (karena h = 0), dan energi kinetiknya maksimum

(di mana v3 adalah kecepatan benda pada saat jatuh ke bumi). Karena

Maka energi kinetik di titik 3 sama dengan Wk=mgh. Akibatnya, di titik 3 energi total benda adalah W3=mgh dan sama dengan energi potensial di ketinggian h. Rumus akhir hukum kekekalan energi mekanik adalah:

Rumus tersebut mengungkapkan hukum kekekalan energi dalam sistem tertutup di mana hanya gaya konservatif yang bekerja: energi mekanik total dari sistem benda tertutup yang berinteraksi satu sama lain hanya oleh gaya konservatif tidak berubah dengan pergerakan benda apa pun. Hanya terjadi transformasi timbal balik dari energi potensial suatu benda menjadi energi kinetiknya dan sebaliknya.

Dalam Formula kami menggunakan:

W - Total energi tubuh

Energi potensial tubuh

Energi kinetik tubuh

m - Massa tubuh

g - Percepatan gravitasi

h - Ketinggian tempat benda berada

\upsilon - Kecepatan tubuh

Pesan dari administrator:

Teman-teman! Siapa yang sudah lama ingin belajar bahasa Inggris?
Pergi ke dan dapatkan dua pelajaran gratis di sekolah bahasa Inggris SkyEng!
Saya sendiri belajar di sana - itu sangat keren. Ada kemajuan.

Dalam aplikasi ini Anda dapat mempelajari kata-kata, melatih pendengaran dan pengucapan.

Cobalah. Dua pelajaran gratis menggunakan tautan saya!
Klik

Salah satu hukum terpenting yang menyatakan kuantitas fisik, energi, adalah kekal dalam sistem terisolasi. Semua proses yang diketahui di alam, tanpa kecuali, mematuhi hukum ini. Dalam sistem terisolasi, energi hanya dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya, namun kuantitasnya tetap.

Untuk memahami apa itu hukum dan dari mana asalnya, mari kita ambil sebuah benda bermassa m, yang kita jatuhkan ke bumi. Di titik 1, benda kita berada pada ketinggian h dan diam (kecepatan 0). Di titik 2 benda mempunyai kecepatan tertentu v dan berada pada jarak h-h1. Pada titik 3 benda mempunyai kecepatan maksimum dan hampir terletak di bumi kita, yaitu h = 0

Pada titik 1 benda hanya mempunyai energi potensial, karena kecepatan benda adalah 0, maka energi mekanik totalnya sama.

Setelah kami melepaskan tubuhnya, tubuhnya mulai berjatuhan. Ketika jatuh, energi potensial suatu benda berkurang seiring dengan berkurangnya ketinggian benda di atas bumi, dan energi kinetiknya meningkat seiring dengan bertambahnya kecepatan benda. Pada bagian 1-2 sama dengan h1, energi potensialnya akan sama dengan

Dan energi kinetik pada saat itu akan sama ( - kecepatan benda di titik 2):

Semakin dekat suatu benda ke Bumi, semakin kecil energi potensialnya, tetapi pada saat yang sama kecepatan benda tersebut meningkat, dan karena itu, energi kinetiknya. Artinya, pada titik 2 berlaku hukum kekekalan energi: energi potensial berkurang, energi kinetik bertambah.

Di titik 3 (di permukaan bumi), energi potensialnya nol (karena h = 0), dan energi kinetiknya maksimum (dimana v3 adalah kecepatan benda pada saat jatuh ke bumi). Karena , energi kinetik di titik 3 sama dengan Wk=mgh. Akibatnya, di titik 3 energi total benda adalah W3=mgh dan sama dengan energi potensial di ketinggian h. Rumus akhir hukum kekekalan energi mekanik adalah:

Rumus tersebut mengungkapkan hukum kekekalan energi dalam sistem tertutup di mana hanya gaya konservatif yang bekerja: energi mekanik total dari sistem benda tertutup yang berinteraksi satu sama lain hanya oleh gaya konservatif tidak berubah dengan pergerakan benda apa pun. Hanya terjadi transformasi timbal balik dari energi potensial suatu benda menjadi energi kinetiknya dan sebaliknya.

Dalam Formula yang kami gunakan.

Video pembelajaran ini ditujukan untuk pengenalan diri dengan topik “Hukum Kekekalan Energi Mekanik”. Pertama, mari kita definisikan energi total dan sistem tertutup. Kemudian kita akan merumuskan Hukum Kekekalan Energi Mekanik dan mempertimbangkan bidang fisika mana yang dapat diterapkan. Kita juga akan mendefinisikan usaha dan mempelajari cara mendefinisikannya dengan melihat rumus yang terkait dengannya.

Topik: Getaran mekanik dan gelombang. Suara

Pelajaran 32. Hukum kekekalan energi mekanik

Eryutkin Evgeniy Sergeevich

Topik pelajaran adalah salah satu hukum dasar alam -.

Sebelumnya kita telah membahas tentang energi potensial dan kinetik, dan juga bahwa suatu benda dapat memiliki energi potensial dan kinetik secara bersamaan. Sebelum membahas tentang hukum kekekalan energi mekanik, mari kita ingat kembali apa itu energi total. Penuh energi adalah jumlah energi potensial dan kinetik suatu benda. Mari kita ingat apa yang disebut sistem tertutup. Ini adalah sistem di mana terdapat sejumlah benda yang berinteraksi satu sama lain secara ketat, tetapi tidak ada benda lain dari luar yang bertindak atas sistem ini.

Ketika kita telah memutuskan konsep energi total dan sistem tertutup, kita dapat membicarakan hukum kekekalan energi mekanik. Jadi, energi mekanik total dalam sistem benda tertutup yang berinteraksi satu sama lain melalui gaya gravitasi atau elastis tetap tidak berubah selama pergerakan benda-benda tersebut.

Akan lebih mudah untuk mempertimbangkan kekekalan energi dengan menggunakan contoh jatuh bebas suatu benda dari ketinggian tertentu. Jika suatu benda diam pada ketinggian tertentu relatif terhadap bumi, maka benda tersebut mempunyai energi potensial. Begitu benda mulai bergerak, tinggi benda berkurang, dan energi potensial berkurang. Pada saat yang sama, kecepatan mulai meningkat, dan energi kinetik muncul. Ketika benda mendekati bumi, tinggi benda adalah 0, energi potensialnya juga 0, dan energi maksimumnya adalah energi kinetik benda tersebut. Di sinilah terlihat transformasi energi potensial menjadi energi kinetik. Hal yang sama dapat dikatakan tentang gerak benda secara terbalik, dari bawah ke atas, ketika benda dilempar vertikal ke atas.

Tentu saja, perlu dicatat bahwa kami mempertimbangkan contoh ini dengan mempertimbangkan tidak adanya gaya gesekan, yang pada kenyataannya bekerja dalam sistem apa pun. Mari kita lihat rumusnya dan lihat bagaimana hukum kekekalan energi mekanik ditulis: .

Bayangkan suatu benda dalam kerangka acuan tertentu memiliki energi kinetik dan energi potensial. Jika sistem tertutup, maka dengan perubahan apapun terjadi redistribusi, transformasi suatu jenis energi menjadi jenis energi lain, tetapi energi totalnya tetap sama nilainya. Bayangkan sebuah situasi di mana sebuah mobil bergerak di sepanjang jalan horizontal. Pengemudi mematikan mesin dan melanjutkan mengemudi dengan mesin dimatikan. Apa yang terjadi dalam kasus ini? Dalam hal ini mobil mempunyai energi kinetik. Namun tahukah Anda betul bahwa lama kelamaan mobil itu akan berhenti. Kemana perginya energi dalam kasus ini? Bagaimanapun, energi potensial suatu benda dalam hal ini juga tidak berubah; itu adalah semacam nilai konstan relatif terhadap Bumi. Bagaimana terjadinya perubahan energi? Dalam hal ini, energi digunakan untuk mengatasi gaya gesekan. Jika gesekan terjadi pada suatu sistem, maka hal tersebut juga mempengaruhi energi sistem tersebut. Mari kita lihat bagaimana perubahan energi dicatat dalam kasus ini.

Energi berubah, dan perubahan energi ini ditentukan oleh kerja melawan gaya gesekan. Kita dapat menentukan usaha dengan menggunakan rumus yang diketahui dari kelas 7: SEBUAH = F.* S.

Jadi, ketika kita berbicara tentang energi dan usaha, kita harus memahami bahwa setiap kali kita harus memperhitungkan fakta bahwa sebagian energi dihabiskan untuk mengatasi gaya gesekan. Pekerjaan sedang dilakukan untuk mengatasi gaya gesekan.

Sebagai penutup pelajaran, saya ingin mengatakan bahwa usaha dan energi pada dasarnya adalah besaran-besaran yang berhubungan melalui gaya-gaya yang bekerja.

Tugas tambahan 1 “Saat benda jatuh dari ketinggian tertentu”

Masalah 1

Benda berada pada ketinggian 5 m dari permukaan bumi dan mulai jatuh bebas. Tentukan kecepatan benda pada saat bersentuhan dengan tanah.

Diberikan: Solusi:

H = 5 m 1. EP = m* g*.H

V0 = 0 ; m * g * H =

_______ V2 = 2gH

VK - ? Menjawab:

Mari kita perhatikan hukum kekekalan energi.

Beras. 1. Gerakan tubuh (tugas 1)

Pada titik teratas, tubuh hanya memiliki energi potensial: EP = m * g * H. Ketika benda mendekati tanah maka ketinggian benda di atas tanah sama dengan 0 yang berarti energi potensial benda telah hilang dan berubah menjadi energi kinetik.

Berdasarkan hukum kekekalan energi, kita dapat menulis: m * g * H =. Berat badan berkurang. Mengubah persamaan di atas, kita mendapatkan: V2 = 2gH.

Jawaban akhirnya adalah: . Jika kita mengganti seluruh nilai, kita mendapatkan: .

Tugas tambahan 2

Sebuah benda jatuh bebas dari ketinggian H. Tentukan pada ketinggian berapa energi kinetik sama dengan sepertiga energi potensial.

Diberikan: Solusi:

N EP = m. G. H; ;

M.g.h = m.g.h + m.g.h

H - ? Jawaban: h = H.

Beras. 2. Untuk tugas 2

Ketika suatu benda berada pada ketinggian H, ia mempunyai energi potensial, dan hanya energi potensial. Energi ini ditentukan dengan rumus: EP = m * g * H. Ini akan menjadi energi total tubuh.

Ketika suatu benda mulai bergerak ke bawah, energi potensialnya berkurang, tetapi energi kinetiknya meningkat. Pada ketinggian yang perlu ditentukan, benda sudah mempunyai kecepatan tertentu V. Untuk titik yang sesuai dengan ketinggian h, energi kinetiknya berbentuk: . Energi potensial pada ketinggian ini dilambangkan sebagai berikut: .

Menurut hukum kekekalan energi, total energi kita kekal. Energi ini EP = m * g * H tetap bernilai konstan. Untuk titik h kita dapat menulis relasi berikut: (menurut Z.S.E.).

Mengingat energi kinetik menurut kondisi soal adalah , kita dapat menuliskan persamaan berikut: m.g.Н = m.g.h + m.g.h.

Harap dicatat bahwa massa berkurang, percepatan gravitasi berkurang, setelah transformasi sederhana kita menemukan bahwa ketinggian di mana hubungan ini berlaku adalah h = H.

Jawaban: jam= 0,75 jam

Tugas tambahan 3

Dua benda - balok bermassa m1 dan bola plastisin bermassa m2 - bergerak menuju satu sama lain dengan kecepatan yang sama. Setelah tumbukan, bola plastisin menempel pada balok, kedua benda terus bergerak bersama. Tentukan berapa banyak energi yang diubah menjadi energi dalam benda-benda tersebut, dengan memperhitungkan fakta bahwa massa balok adalah 3 kali massa bola plastisin.

Diberikan: Solusi:

m1 = 3. m2 m1.V1- m2.V2= (m1+m2).U; 3.m2V- m2.V= 4 m2.U2.V=4.U; .

Artinya kecepatan balok dan bola plastisin secara bersamaan akan menjadi 2 kali lebih kecil dari kecepatan sebelum tumbukan.

Langkah selanjutnya adalah ini.

.

Dalam hal ini, energi total adalah jumlah energi kinetik dua benda. Mayat yang belum disentuh jangan dipukul. Lalu apa yang terjadi setelah tabrakan? Lihatlah entri berikut: .

Di sisi kiri kita meninggalkan energi total, dan di sisi kanan kita harus menulis energi kinetik benda setelah interaksi dan memperhitungkan bahwa sebagian energi mekanik berubah menjadi panas Q.

Jadi kita punya: . Hasilnya, kami mendapatkan jawabannya .

Harap diperhatikan: sebagai hasil interaksi ini, sebagian besar energi diubah menjadi panas, yaitu panas. berubah menjadi energi dalam.

Daftar literatur tambahan:

Apakah Anda begitu paham dengan hukum konservasi? // Kuantum. - 1987. - Nomor 5. - Hal.32-33.
Gorodetsky E.E. Hukum kekekalan energi // Quantum. - 1988. - No. 5. - Hal. 45-47.
Soloveychik I.A. Fisika. Mekanika. Sebuah manual untuk pelamar dan siswa sekolah menengah. – St.Petersburg: Badan IGREC, 1995. – Hal.119-145.
Fisika: Mekanika. kelas 10: Buku teks. untuk studi mendalam tentang fisika / M.M. Balashov, A.I. Gomonova, A.B. Dolitsky dan lainnya; Ed. G.Ya. Myakisheva. – M.: Bustard, 2002. – Hal.309-347.