כיצד לחשב את האנרגיה הקינטית של תנועה קדימה של עומס. כיצד מחושבת הנוסחה לאנרגיה קינטית ופוטנציאלית

הניסיון היומיומי מלמד שניתן להניע גופים בלתי ניתנים לתנועה, ולעצור אותם. אנחנו כל הזמן עושים משהו, העולם שוקק מסביב, השמש זורחת... אבל מאיפה יש לבני האדם, לבעלי החיים ולטבע בכללותו את הכוח לעשות את העבודה הזו? האם הוא נעלם ללא עקבות? האם גוף אחד יתחיל לנוע מבלי לשנות את תנועתו של האחר? על כל זה נדבר במאמר שלנו.

מושג האנרגיה

להפעלת מנועים שנותנים תנועה למכוניות, טרקטורים, קטרי דיזל, מטוסים, יש צורך בדלק המהווה מקור אנרגיה. מנועים חשמליים נותנים תנועה למכונות בעזרת חשמל. בשל אנרגיית המים הנופלים מגובה, מסובבות טורבינות הידרו, המחוברות למכונות חשמליות המייצרות חַשְׁמַל. האדם זקוק גם לאנרגיה על מנת להתקיים ולעבוד. אומרים שכדי לעשות כל עבודה יש ​​צורך באנרגיה. מהי אנרגיה?

• תצפית 1. הרם את הכדור מעל הקרקע. בזמן שהוא במצב רגוע, לא מתבצעת עבודה מכנית. בואו נשאיר אותו. בהשפעת כוח המשיכה, הכדור נופל לקרקע מגובה מסוים. במהלך נפילת הכדור מתבצעת עבודה מכנית.
• תצפית 2. נסגור את הקפיץ, נתקן עם חוט ונשים משקולת על הקפיץ. בואו נצית את החוט, הקפיץ יתיישר ויעלה את המשקל לגובה מסוים. המעיין עשה עבודה מכנית.
• תצפית 3. נחבר מוט עם בלוק בקצה לעגלה. נזרוק חוט מבעד לבלוק שקצהו האחד מלופף על ציר העגלה, ומשקולת תלויה בצד השני. בוא נוריד את העומס. תחת הפעולה, היא תרד ותיתן לעגלה תנועה. המשקל עשה את העבודה המכנית.

לאחר ניתוח כל התצפיות לעיל, אנו יכולים להסיק שאם גוף או מספר גופים מבצעים עבודה מכנית במהלך האינטראקציה, אז הם אומרים שיש להם אנרגיה או אנרגיה מכנית.

מושג האנרגיה

אנרגיה (מהמילים היווניות אֵנֶרְגִיָה- פעילות) היא כמות פיזית המאפיינת את יכולת הגוף לבצע עבודה. יחידת האנרגיה, כמו גם העבודה במערכת SI, היא ג'ול אחד (1 J). בכתב, אנרגיה מסומנת באות ה. מהניסויים הנ"ל ניתן לראות שהגוף אכן עובד כשהוא עובר ממצב אחד למשנהו. במקרה זה, האנרגיה של הגוף משתנה (יורדת), והעבודה המכנית שמבצע הגוף שווה לתוצאה של השינוי שלו אנרגיה מכנית.

סוגי אנרגיה מכנית. מושג האנרגיה הפוטנציאלית

ישנם 2 סוגים של אנרגיה מכנית: פוטנציאלית וקינטית. עכשיו בואו נסתכל מקרוב על אנרגיה פוטנציאלית.

אנרגיה פוטנציאלית (PE) - נקבעת לפי המיקום ההדדי של הגופים המקיימים אינטראקציה, או חלקים של אותו גוף. מכיוון שכל גוף וכדור הארץ מושכים זה את זה, כלומר הם מקיימים אינטראקציה, ה-PE של גוף המורם מעל הקרקע יהיה תלוי בגובה העלייה ח. ככל שהגוף מורם גבוה יותר, ה-PE שלו גדול יותר. הוכח בניסוי כי PE תלוי לא רק בגובה שאליו הוא מורם, אלא גם במשקל הגוף. אם הגופים הונפו לאותו גובה, אז לגוף בעל מסה גדולה יהיה גם PE גדול. הנוסחה לאנרגיה זו היא כדלקמן: E p \u003d mgh,איפה E pהיא האנרגיה הפוטנציאלית M- משקל גוף, g = 9.81 N/kg, h - גובה.

אנרגיה פוטנציאלית של קפיץ

האנרגיה הפוטנציאלית של גוף מעוות אלסטי היא הכמות הפיזית E p,אשר, כאשר מהירות תנועת התרגום משתנה תחת הפעולה, יורדת בדיוק כפי שהיא עולה אנרגיה קינטית. לקפיצים (כמו גם לגופים מעוותים אלסטיים אחרים) יש PE השווה למחצית ממוצר הנוקשות שלהם קלכל ריבוע עיוות: x = kx 2:2.

אנרגיה קינטית: נוסחה והגדרה

לעיתים ניתן לשקול את המשמעות של עבודה מכנית מבלי להשתמש במושגים של כוח ותזוזה, תוך התמקדות בעובדה שעבודה מאפיינת שינוי באנרגיה של הגוף. כל מה שאנחנו צריכים זה מסת הגוף והמהירויות הראשוניות והסופיות שלו, שיובילו אותנו לאנרגיה קינטית. אנרגיה קינטית (KE) היא האנרגיה השייכת לגוף עקב תנועתו שלו.

לרוח יש אנרגיה קינטית והיא משמשת להנעת טורבינות רוח. זז מפעיל לחץ על המישורים המשופעים של כנפי טורבינות הרוח וגורם להם להסתובב. תנועה סיבובית מועברת באמצעות מערכות שידור למנגנונים המבצעים עבודה מסוימת. המים הנעים שהופכים את הטורבינות של תחנת כוח מאבדים חלק מה-CE שלהם בזמן העבודה. למטוס שטס גבוה בשמיים, בנוסף ל-PE, יש CE. אם הגוף במנוחה, כלומר, המהירות שלו ביחס לכדור הארץ היא אפס, אז ה-CE שלו ביחס לכדור הארץ הוא אפס. הוכח בניסוי שככל שהמסה של הגוף גדולה יותר והמהירות שבה הוא נע, כך ה-KE שלו גדול יותר. הנוסחה לאנרגיה הקינטית של תנועה תרגום במונחים מתמטיים היא כדלקמן:

איפה ל- אנרגיה קינטית, M- מסת גוף, v- מהירות.

שינוי באנרגיה הקינטית

מכיוון שמהירות הגוף היא כמות שתלויה בבחירת מערכת הייחוס, ערך ה-KE של הגוף תלוי גם בבחירתו. השינוי באנרגיה הקינטית (IKE) של הגוף מתרחש עקב פעולת כוח חיצוני על הגוף ו. כמות פיסית א, ששווה ל-IKE ΔE לגוף עקב פעולת כוח F, הנקראת עבודה: A = ΔE k. אם גוף נע במהירות v 1 , הכוח פועל ו, במקביל לכיוון, אז מהירות הגוף תגדל במשך תקופה של זמן טלערך כלשהו v 2 . במקרה זה, ה-IKE שווה ל:

איפה M- מסת גוף; ד- המרחק שעבר הגוף; V f1 = (V 2 - V 1); V f2 = (V 2 + V 1); a=F:m. לפי הנוסחה הזו האנרגיה הקינטית מחושבת לפי כמה. הנוסחה יכולה לקבל גם את הפרשנות הבאה: ΔE k \u003d Flcos ά , שבו cosά היא הזווית בין וקטורי הכוח וומהירות V.

אנרגיה קינטית ממוצעת

אנרגיה קינטית היא האנרגיה שנקבעת לפי מהירות התנועה של נקודות שונות השייכות למערכת זו. עם זאת, יש לזכור כי יש צורך להבחין בין 2 אנרגיות המאפיינות תרגום וסיבוב שונה. (SKE) במקרה זה הוא ההפרש הממוצע בין מכלול האנרגיות של המערכת כולה לבין אנרגיית הרוגע שלה, כלומר, למעשה, ערכה הוא ערך ממוצע אנרגיה פוטנציאלית. הנוסחה של האנרגיה הקינטית הממוצעת היא כדלקמן:

כאשר k הוא הקבוע של בולצמן; T היא טמפרטורה. המשוואה הזו היא הבסיס של התיאוריה הקינטית המולקולרית.

אנרגיה קינטית ממוצעת של מולקולות גז

ניסויים רבים קבעו כי האנרגיה הקינטית הממוצעת של מולקולות גז בתנועת תרגום בטמפרטורה נתונה זהה ואינה תלויה בסוג הגז. בנוסף, נמצא גם שכאשר הגז מחומם ב-1 מעלות צלזיוס, ה-SEC עולה באותו ערך. ליתר דיוק, ערך זה שווה ל: ΔE k \u003d 2.07 x 10 -23 J / o C.על מנת לחשב את האנרגיה הקינטית הממוצעת של מולקולות גז בתנועה טרנסלציונית, יש צורך, בנוסף לערך יחסי זה, לדעת לפחות עוד ערך אבסולוטי אחד של אנרגיית התנועה המתרגלת. בפיזיקה, ערכים אלה נקבעים די במדויק עבור טווח רחבטמפרטורות. למשל, בטמפרטורה t \u003d 500 מעלות צלזיוסאנרגיה קינטית של תנועת התרגום של מולקולה Ek \u003d 1600 x 10 -23 J. לדעת 2 כמויות ( ΔE אל ו E k), אנחנו יכולים גם לחשב את האנרגיה של תנועת התרגום של מולקולות בטמפרטורה נתונה וגם לפתור את הבעיה ההפוכה - לקבוע את הטמפרטורה מערכי האנרגיה הנתונים.

לבסוף, אנו יכולים להסיק שהאנרגיה הקינטית הממוצעת של מולקולות, שהנוסחה שלה ניתנת לעיל, תלויה רק ​​בטמפרטורה המוחלטת (ולכל מצב מצטבר של חומרים).

חוק שימור האנרגיה המכנית הכוללת

חקר התנועה של גופים בהשפעת כוח הכבידה וכוחות אלסטיים הראה שיש כמות פיזיקלית מסוימת, הנקראת אנרגיה פוטנציאלית E p; זה תלוי בקואורדינטות של הגוף, והשינוי שלו שווה ל-IKE, שנלקח עם הסימן ההפוך: Δ E p =-ΔE k.אז, סכום השינויים ב-KE וב-PE של הגוף, המקיימים אינטראקציה עם כוחות כבידה וכוחות אלסטיים, שווה ל 0 : Δ E p +ΔE k \u003d 0.כוחות התלויים רק בקואורדינטות של הגוף נקראים שמרני.כוחות משיכה ואלסטיים הם כוחות שמרניים. סכום האנרגיות הקינטיות והפוטנציאליות של הגוף הוא סך האנרגיה המכנית: E p +E k \u003d E.

עובדה זו, שהוכחה בניסויים המדויקים ביותר,
שקוראים לו חוק שימור האנרגיה המכנית. אם גופים מקיימים אינטראקציה עם כוחות התלויים במהירות התנועה היחסית, אנרגיה מכנית במערכת הגופים המקיימים אינטראקציה אינה נשמרת. דוגמה לכוחות מסוג זה, הנקראים לא שמרני, הם כוחות החיכוך. אם כוחות חיכוך פועלים על הגוף, אז כדי להתגבר עליהם, יש צורך להוציא אנרגיה, כלומר, חלק ממנה משמש לביצוע עבודה נגד כוחות החיכוך. עם זאת, הפרת חוק שימור האנרגיה כאן היא דמיונית בלבד, מכיוון שמדובר במקרה נפרד של החוק הכללי של שימור והמרת אנרגיה. האנרגיה של גופים לעולם אינה נעלמת ואינה מופיעה שוב:זה רק הופך מצורה אחת לאחרת. חוק הטבע הזה חשוב מאוד, הוא מתבצע בכל מקום. זה נקרא לפעמים גם החוק הכללי של שימור והמרה של אנרגיה.

קשר בין אנרגיה פנימית של גוף, אנרגיות קינטיות ופוטנציאליות

האנרגיה הפנימית (U) של הגוף היא שלה אנרגיה כוללתשל הגוף מינוס ה-FE של הגוף בכללותו וה-PE שלו בשדה הכוחות החיצוני. מכאן ניתן להסיק ש אנרגיה פנימיתמורכב מ-CE של תנועה כאוטית של מולקולות, PE של אינטראקציה ביניהן ואנרגיה תוך-מולקולרית. אנרגיה פנימית היא פונקציה חד משמעית של מצב המערכת, כלומר: אם המערכת נמצאת במצב נתון, האנרגיה הפנימית שלה מקבלת את הערכים הטבועים בה, ללא קשר למה שקרה קודם לכן.

רלטיביזם

כאשר מהירות הגוף קרובה למהירות האור, האנרגיה הקינטית נמצאת בנוסחה הבאה:

גם את האנרגיה הקינטית של הגוף, שהנוסחה שלה נכתבה לעיל, ניתן לחשב על פי עיקרון זה:

דוגמאות למשימות למציאת אנרגיה קינטית

1. השוו את האנרגיה הקינטית של כדור במשקל 9 גרם שעף במהירות של 300 מ' לשנייה ואדם ששוקל 60 ק"ג רץ במהירות של 18 קמ"ש.

אז מה ניתן לנו: m 1 \u003d 0.009 ק"ג; V 1 \u003d 300 מ' לשנייה; m 2 \u003d 60 ק"ג, V 2 \u003d 5 m / s.

פִּתָרוֹן:

• אנרגיה קינטית (נוסחה): E k \u003d mv 2: 2.
• יש לנו את כל הנתונים לחישוב, ולכן נמצא E לגם לאדם וגם לכדור.
• E k1 \u003d (0.009 ק"ג x (300 מ' לשנייה) 2): 2 \u003d 405 J;
• E k2 \u003d (60 ק"ג x (5 m/s) 2): 2 \u003d 750 J.
• E k1< E k2.

תשובה: האנרגיה הקינטית של הכדור קטנה מזו של אדם.

2. גוף במסה של 10 ק"ג הועלה לגובה 10 מ' ולאחר מכן שוחרר. איזה FE יהיה לו בגובה 5 מ'? ניתן להזניח את התנגדות האוויר.

אז מה ניתן לנו: m = 10 ק"ג; h = 10 מ'; ח 1 = 5 מ'; g = 9.81 N/kg. E k1 - ?

פִּתָרוֹן:

• לגוף בעל מסה מסוימת, מורם לגובה מסוים, יש אנרגיה פוטנציאלית: E p \u003d mgh. אם הגוף נופל, אז בגובה מסוים h 1 תהיה לו זיעה. אנרגיה E p \u003d mgh 1 ובני משפחה. אנרגיה E k1. על מנת שהאנרגיה הקינטית תמצא נכון, הנוסחה שניתנה לעיל לא תעזור, ולכן נפתור את הבעיה באמצעות האלגוריתם הבא.
• בשלב זה, אנו משתמשים בחוק שימור האנרגיה וכותבים: E p1 +E k1 \u003d Eפ.
• לאחר מכן E k1 = הפ - E p1 = מ"ג- mgh 1 = mg(h-h 1).
• החלפת הערכים שלנו בנוסחה, נקבל: E k1 \u003d 10 x 9.81 (10-5) \u003d 490.5 J.

תשובה: E k1 \u003d 490.5 J.

3. גלגל תנופה עם מסה Mורדיוס ר,עוטף ציר העובר במרכזו. מהירות גלישת גלגל תנופה - ω . על מנת לעצור את גלגל התנופה, נלחצת נעל בלם אל החישוק שלו, הפועלת עליה בכוח חיכוך F. כמה סיבובים עושה גלגל התנופה לפני שהוא נעצר לחלוטין? שימו לב שמסת גלגל התנופה מרוכזת על השפה.

אז מה ניתן לנו: M; ר; ω; חיכוך F. נ-?

פִּתָרוֹן:

• בעת פתרון הבעיה, ניקח בחשבון את סיבובי גלגל התנופה כדומים לסיבובים של חישוק הומוגני דק עם רדיוס ר ומשקל M, שמסתובב במהירות זוויתית ω.
• האנרגיה הקינטית של גוף כזה היא: E k \u003d (J ω 2): 2, איפה J= M ר 2 .
• גלגל התנופה ייעצר בתנאי שכל ה-FE שלו יושקע בעבודה כדי להתגבר על כוח החיכוך חיכוך F, הנובעים בין נעל הבלמים לבין החישוק: E k \u003d F חיכוך *s , שבו s- 2 πRN = (m ר 2 ω 2): 2, מנין N = ( M ω 2 R): (4 π F tr).

תשובה: N = (mω 2 R) : (4πF tr).

סוף כל סוף

אנרגיה היא המרכיב החשוב ביותר בכל היבטי החיים, כי בלעדיה, אף גוף לא יוכל לעשות עבודה, כולל בני אדם. אנו חושבים שהמאמר הבהיר לכם מהי אנרגיה, ומצגת מפורטת של כל ההיבטים של אחד ממרכיביה – אנרגיה קינטית – תעזור לכם להבין רבים מהתהליכים המתרחשים על הפלנטה שלנו. ואיך למצוא אנרגיה קינטית, אתה יכול ללמוד מהנוסחאות לעיל ודוגמאות לפתרון בעיות.

כדי לפתור בעיות באמצעות המשפט על השינוי באנרגיה קינטית, נדרשת יכולת חישוב של אנרגיה קינטית ועבודת כוחות. חישוב העבודה נדון בפסקאות הקודמות. כאן אנו רואים את חישוב האנרגיה הקינטית.

במקרה הכללי, האנרגיה הקינטית של המערכת מחושבת על ידי הנוסחה

אם המערכת מורכבת ממספר גופים מוצקים, אז האנרגיה הקינטית תהיה שווה לסכום האנרגיות הקינטיות גופים בודדים: .

חשבו כיצד האנרגיה הקינטית של גוף מחושבת במקרים שונים של תנועה. במקרה זה, נצא מהנוסחה הכללית לאנרגיה הקינטית של המערכת, שבה נבין כעת את המסות והמהירויות של חלקיקים קטנים של הגוף, שלתוכם הגוף הנע מחולק נפשית.

בתנועה תרגום, המהירויות של כל נקודות הגוף שוות מבחינה גיאומטרית: כדי לחשב את האנרגיה הקינטית, נקבל את הנוסחה

(הריבוע הסקלרי של וקטור שווה לריבוע המודולוס שלו), ואז התוצאה הסופית מכילה את המודול v של מהירות v של הגוף.

לפיכך, האנרגיה הקינטית של גוף קשיח במהלך תנועת תרגום מוגדרת באותו אופן כמו של נקודה חומרית עם מסה ומהירות שווים למסה ולמהירות של הגוף:

עם תנועה סיבובית (איור 52) יהיה לנו.

התקבל כלל: האנרגיה הקינטית של גוף במהלך סיבובו סביב ציר קבוע שווה למחצית המכפלה של מומנט האינרציה של הגוף סביב ציר הסיבוב וריבוע המהירות הזוויתית.

בתנועה מורכבת של גוף, האנרגיה הקינטית מחושבת באמצעות המשפט הבא (משפט, האנרגיה הקינטית של מערכת מכנית שווה לאנרגיה הקינטית של מרכז המסה שלה, בהנחה שמסה של המערכת כולה מרוכזת ב זה, בתוספת האנרגיה הקינטית של המערכת בתנועתה היחסית ביחס לצירי קניג.

בואו נוכיח את המשפט הזה. תנו למהירויות של נקודות החומר של המערכת ביחס למערכת הקואורדינטות הקבועה Oxyz להיות שוות, בהתאמה. אנו מציגים מערכת קואורדינטות עזר כאשר המקור נמצא במרכז המסה של מערכת C וצירים נעים בצורה תרגום יחד עם מרכז המסה (איור 53; באיור, הצירים נבחרים בהתאמה במקביל לצירים). באשר לגוף קשיח (ראה עמ' 56 ואיור 32), צירי עזר אלו נקראים צירי König. כעת ניתן להתייחס לתנועה של כל נקודה במערכת כתנועה מורכבת, שבה תנועת צירי קניג היא ניידת, ותנועת הנקודה ביחס לצירי קניג היא יחסית. עבור מהירויות, שהן מהירויות מוחלטות, על סמך משפט חיבור המהירויות, נוכל לכתוב:

כאן נלקח בחשבון שבמקרה של תנועה טרנסלציונית, מהירויות התרגום של כל הנקודות זהות ושוות למהירות המקור של מערכת הקואורדינטות הנעה (ב מקרה זה- מהירות מרכז המסה). החלפת ביטוי זה בנוסחה של האנרגיה הקינטית של המערכת, נקבל:

בנוסחה זו, האם האנרגיה הקינטית של המערכת נמצאת בתנועה יחסית ביחס לצירי קניג; - מהירות יחסית של מרכז המסה ביחס לאותם צירים. מתוקף בחירת הצירים הנעים ומהשוויון הנובע מכך נובע שרגע האינרציה של הגוף סביב ציר קניג, בניצב למישור התנועה. לאחר החלפת ערך זה בנוסחת קניג, אנו מקבלים

לפי נוסחה זו, יש לחשב את האנרגיה הקינטית של הגוף במהלך תנועה מקבילה למישור.

A4. אילו שינויים מבחין אדם בצליל עם עלייה בתדירות התנודות בגל קול?
1) הגדל
2) הורדת המגרש
3) הגברת עוצמת הקול
4) הורדת עוצמת הקול

A5. המרחקים משני מקורות גל קוהרנטיים לנקודה M הם a ו-b. הפרש הפאזות של תנודות המקור שווה לאפס, אורך הגל שווה ל-l. אם רק מקור אחד של גלים פולט, אז משרעת התנודות של חלקיקי המדיום בנקודה M שווה ל-A1, אם רק השני, אז - A2. אם הפרש הנתיב של גלים a - b = 3l/2, אז בנקודה M משרעת התנודה הכוללת של חלקיקי המדיום
1) שווה לאפס 2) שווה ל | A1 – A2| 3) שווה ל | A1 + A2|
4) שינויים לאורך זמן מעת לעת

A6. בחר את המשפט הנכון.
א. בהתבסס על הניסויים של פאראדיי בנושא אינדוקציה אלקטרומגנטית, מקסוול חזה באופן תיאורטי את קיומם של גלים אלקטרומגנטיים.
ב. בהתבסס על התחזיות התיאורטיות של מקסוול, הרץ גילה גלים אלקטרומגנטיים בניסוי.
ג. בהתבסס על הניסויים של הרץ על חקר גלים אלקטרומגנטיים, מקסוול יצר תיאוריה של התפשטותם בוואקום.
1) רק A ו-B 2) רק A ו-C 3) רק B ו-C 4) גם A וגם B ו-C

A7. איזו אמירה נכונה?
בתורת השדות האלקטרומגנטיים של מקסוול
A - שדה חשמלי מתחלף יוצר שדה מגנטי מערבולת
B - שדה מגנטי מתחלף יוצר שדה חשמלי מערבולת

A8. אחד מעבדה מדעיתכדי להאיץ חלקיקים טעונים, נעשה שימוש במאיץ ליניארי, ובשני, בציקלוטרון, שבו חלקיקים מואצים, הנעים לאורך מסלול ספירלי. איזו מהמעבדות צריכה לקחת בחשבון את האפשרות של קרינה אלקטרומגנטית המסוכנת לבני אדם.
1) רק בראשונה 2) רק בשנייה 3) בשתי המעבדות
4) אף אחת מהמעבדות

A9. איזו אמירה נכונה?
פליטת גלים אלקטרומגנטיים מתרחשת כאשר
A - תנועת אלקטרון במאיץ ליניארי
B - תנועה תנודה של אלקטרונים באנטנה
1) רק א' 2) רק ב' 3) גם א' וגם ב' 4) לא א' ולא ב'

A10. חלקיק טעון אינו פולט גלים אלקטרומגנטיים בוואקום
1) תנועה ישרה אחידה
2) תנועה אחידה במעגל
3) תנועה תנודה
4) כל תנועה עם האצה

A11. מהירות התפשטות של גלים אלקטרומגנטיים
1) יש ערך מקסימלי בוואקום
2) יש ערך מרבי בדיאלקטרי
3) יש ערך מקסימלי במתכות
4) אותו דבר בכל סביבה

A12. בניסויים הראשונים לחקר התפשטות גלים אלקטרומגנטיים באוויר, נמדדו אורך הגל ס"מ ותדר הקרינה MHz. בהתבסס על ניסויים לא מדויקים אלו, התקבל ערך מהירות האור באוויר, שהוא בערך
1) 100,000 קמ"ש 2) 200,000 קמ"ש 3) 250,000 קמ"ש 4) 300,000 קמ"ש

A13. תנודות השדה החשמלי בגל אלקטרומגנטי מתוארות באמצעות המשוואה: E=10sin(107t). קבע את תדר התנודה (בהרץ).
1) 107 2) 1.6 *106 3)(107 ט) 4) 10

A14. כאשר גל אלקטרומגנטי מתפשט בוואקום
1) מתרחשת רק העברת אנרגיה
2) מתרחשת רק העברת מומנטום
3) יש העברה של אנרגיה וגם של מומנטום
4) אין העברה של אנרגיה או מומנטום

A15. כאשר גל אלקטרומגנטי עובר באוויר, מתרחשות רעידות
1) מולקולות אוויר
2) צפיפות אוויר
3) עוצמות שדה חשמלי ומגנטי
4) ריכוז חמצן

A16. התופעה המוכיחה כי בגל אלקטרומגנטי וקטור עוצמת השדה החשמלי מתנודד בכיוון המאונך לכיוון ההתפשטות של גל אלקטרומגנטי היא
1) הפרעות 2) השתקפות 3) קיטוב 4) עקיפה

A17. ציין את השילוב של אותם פרמטרים של גל אלקטרומגנטי המשתנים כאשר גל עובר מאוויר לזכוכית
1) מהירות ואורך גל 2) תדירות ומהירות
3) אורך גל ותדירות 4) משרעת ותדירות

A18. איזו תופעה אופיינית לגלים אלקטרומגנטיים, אך אינה תכונה כללית של גלים מכל טבע?
1) הפרעות 2) שבירה 3) קיטוב 4) עקיפה

A19. לאיזה אורך גל יש לכוון את הרדיו כדי להאזין לתחנת הרדיו Europa+ המשדרת בתדר של 106.2 מגה-הרץ?
1) 2.825 ד"מ 2) 2.825 ס"מ 3) 2.825 ק"מ 4) 2.825 מ'

A20. אפנון משרעת של תנודות אלקטרומגנטיות בתדר גבוה במשדר רדיו משמש כדי
1) הגבר את העוצמה של תחנת הרדיו
2) שינויים באמפליטודה של תנודות בתדר גבוה
3) שינויים במשרעת התנודות של תדר הצליל
4) הגדרת תדר מסוים של קרינה של תחנת רדיו נתונה

משמעות המילה "אנרגיה" ביוונית היא "פעולה". אנרגטי אנו קוראים לאדם שזז באופן אקטיבי, תוך ביצוע מגוון פעולות.

אנרגיה בפיזיקה

ואם בחיים נוכל להעריך את האנרגיה של אדם בעיקר לפי ההשלכות של פעילותו, אז בפיזיקה ניתן למדוד ולחקור אנרגיה על ידי רבים דרכים שונות. קרוב לוודאי שהחבר או השכן המעצבן שלך יסרב לחזור על אותה פעולה שלושים או חמישים פעם כשפתאום עולה בדעתך לחקור את תופעת האנרגיה שלו.

אבל בפיזיקה, אתה יכול לחזור כמעט על כל ניסוי כמה פעמים שאתה רוצה, ולעשות את המחקר שאתה צריך. כך זה עם חקר האנרגיה. מדענים חקרו וסמנו סוגים רבים של אנרגיה בפיזיקה. זה חשמלי, מגנטי, אנרגיה אטומיתוכולי. אבל עכשיו נדבר על אנרגיה מכנית. ליתר דיוק, על אנרגיה קינטית ופוטנציאלית.

אנרגיה קינטית ופוטנציאלית

במכניקה לומדים את התנועה והאינטראקציה של גופים זה עם זה. לכן, נהוג להבחין בין שני סוגי אנרגיה מכנית: אנרגיה הנובעת מתנועת גופים, או אנרגיה קינטית, ואנרגיה הנובעת מאינטראקציה בין גופים, או אנרגיה פוטנציאלית.

בפיזיקה יש חוק כלליחיבור בין אנרגיה ועבודה. כדי למצוא את האנרגיה של הגוף, יש למצוא את העבודה הדרושה כדי להעביר את הגוף לתוכה מדינה נתונהמאפס, כלומר אחד שבו האנרגיה שלו היא אפס.

אנרגיה פוטנציאלית

בפיזיקה, אנרגיה פוטנציאלית נקראת אנרגיה, אשר נקבעת על ידי המיקום ההדדי של גופים או חלקים של אותו גוף באינטראקציה. כלומר, אם הגוף מורם מעל הקרקע, אז יש לו את היכולת ליפול, לעשות קצת עבודה.

והערך האפשרי של עבודה זו יהיה שווה לאנרגיה הפוטנציאלית של הגוף בגובה h. עבור אנרגיה פוטנציאלית, הנוסחה מוגדרת כדלקמן:

A=Fs=Ft*h=mgh, או Ep=mgh,

כאשר Ep היא האנרגיה הפוטנציאלית של הגוף,
מ' משקל גוף,
h הוא גובה הגוף מעל הקרקע,
g האצת נפילה חופשית.

יתרה מכך, כל עמדה נוחה לנו, בהתאם לתנאי הניסויים והמדידות, יכולה להיחשב כמיקום האפס של הגוף, לא רק את פני כדור הארץ. זה יכול להיות משטח הרצפה, השולחן וכן הלאה.

אנרגיה קינטית

במקרה שהגוף נע תחת השפעת כוח, הוא לא רק יכול, אלא גם עושה עבודה מסוימת. בפיזיקה, אנרגיה קינטית היא האנרגיה שיש לגוף עקב תנועתו. הגוף, זז, מוציא את האנרגיה שלו ועושה עבודה. עבור אנרגיה קינטית, הנוסחה מחושבת באופן הבא:

A \u003d Fs \u003d mas \u003d m * v / t * vt / 2 \u003d (mv ^ 2) / 2, או Ek \u003d (mv ^ 2) / 2,

כאשר Ek היא האנרגיה הקינטית של הגוף,
מ' משקל גוף,
v היא מהירות הגוף.

מהנוסחה ניתן לראות שככל שהמסה והמהירות של הגוף גדולים יותר, כך האנרגיה הקינטית שלו גבוהה יותר.

לכל גוף יש אנרגיה קינטית או פוטנציאלית, או שניהם בו זמנית, כמו, למשל, מטוס מעופף.

העולם מסביב נמצא בתנועה מתמדת. כל גוף (חפץ) מסוגל לעשות עבודה כלשהי, גם אם הוא במנוחה. אבל לכל תהליך שיתרחש, להתאמץ קצת, לפעמים ניכר.

בתרגום מיוונית, משמעות המונח הזה היא "פעילות", "כוח", "כוח". כל התהליכים על פני כדור הארץ ומעבר לכוכב הלכת שלנו מתרחשים בגלל הכוח הזה, שנמצא ברשות החפצים, הגופים, העצמים שמסביב.

בקשר עם

בין המגוון הרחב, ישנם מספר סוגים עיקריים של כוח זה, הנבדלים בעיקר במקורותיהם:

• מכאני - המין הזהמאפיין גופים הנעים במישור אנכי, אופקי או אחר;
• תרמי - משתחרר כתוצאה מכך מולקולות לא מסודרותבחומרים;
• - המקור לסוג זה הוא תנועת חלקיקים טעונים במוליכים ובמוליכים למחצה;
• אור - הנשא שלו הוא חלקיקי אור - פוטונים;
• גרעיני - נוצר כתוצאה מביקוע שרשרת ספונטני של גרעיני אטומים של יסודות כבדים.

מאמר זה ידון מהו הכוח המכני של עצמים, ממה הוא מורכב, במה הוא תלוי וכיצד הוא משתנה במהלך תהליכים שונים.

הודות לסוג זה, חפצים, גופים יכולים להיות בתנועה או במנוחה. אפשרות לפעילות כזו מוסבר על ידי הנוכחותשני מרכיבים עיקריים:

• קינטי (Ek);
• פוטנציאל (En).

סכום האנרגיות הקינטיות והפוטנציאליות הוא שקובע את האינדקס המספרי הכולל של המערכת כולה. עכשיו על אילו נוסחאות משמשות לחישוב כל אחת מהן, וכיצד מודדים אנרגיה.

כיצד לחשב אנרגיה

אנרגיה קינטית היא מאפיין של כל מערכת נמצא בתנועה. אבל איך למצוא אנרגיה קינטית?

זה לא קשה לעשות זאת, מכיוון שנוסחת החישוב של אנרגיה קינטית פשוטה מאוד:

הערך הספציפי נקבע על ידי שני פרמטרים עיקריים: מהירות הגוף (V) והמסה שלו (m). ככל שהמאפיינים האלה יותר, כך חשוב יותרהתופעה המתוארת מוחזקת על ידי המערכת.

אבל אם העצם לא זז (כלומר v = 0), אז האנרגיה הקינטית היא אפס.

אנרגיה פוטנציאלית – היא תכונה שתלויה בה עמדות וקואורדינטות של גופים.

כל גוף נתון לכוח הכבידה ולהשפעה של כוחות אלסטיים. אינטראקציה כזו של עצמים זה עם זה נצפית בכל מקום, כך שהגופים נמצאים בתנועה מתמדת, משנים את הקואורדינטות שלהם.

נקבע שככל שהאובייקט גבוה יותר מפני השטח של כדור הארץ, כך המסה שלו גדולה יותר, כך גדל האינדיקטור של זה. גודל שיש לו.

לפיכך, האנרגיה הפוטנציאלית תלויה במסה (m), גובה (h). הערך g הוא תאוצת הנפילה החופשית השווה ל-9.81 m/s2. הפונקציה לחישוב הערך הכמותי שלה נראית כך:

יחידת המדידה של כמות פיזית זו במערכת SI היא ג'ול (1 J). זה כמה כוח צריך כדי להזיז את הגוף 1 מטר, תוך הפעלת כוח של 1 ניוטון.

חָשׁוּב!הג'ול כיחידת מדידה אושר בקונגרס הבינלאומי של חשמלאים, שנערך ב-1889. עד אז, תקן המדידה היה היחידה התרמית הבריטית BTU, המשמשת כיום לקביעת הספק של מתקנים תרמיים.

יסודות שימור ושינוי

ידוע מיסודות הפיזיקה שהכוח הכולל של כל עצם, ללא קשר לזמן ומקום שהותו, נשאר תמיד ערך קבוע, רק מרכיביו הקבועים (Ep) ו-(Ek) עוברים טרנספורמציה.

המעבר של אנרגיה פוטנציאלית לקינטיתולהיפך מתרחש בתנאים מסוימים.

לדוגמה, אם עצם אינו זז, אז האנרגיה הקינטית שלו היא אפס, רק הרכיב הפוטנציאלי יהיה קיים במצבו.

ולהיפך, מהי האנרגיה הפוטנציאלית של העצם, למשל, כאשר הוא על פני השטח (h=0)? כמובן, הוא אפס, ו-E של הגוף יהיה מורכב רק מהרכיב שלו Ek.

אבל אנרגיה פוטנציאלית כן כוח נהיגה. זה הכרחי רק שהמערכת תעלה לגובה מסוים, לאחר מכן מהה-EP שלו יתחיל מיד לעלות, ו-Ek בערך כזה, בהתאמה, יקטן. דפוס זה נראה בנוסחאות לעיל (1) ו-(2).

לשם הבהירות, ניתן דוגמה עם אבן או כדור שזורקים למעלה. במהלך הטיסה לכל אחד מהם יש גם מרכיב פוטנציאלי וגם מרכיב קינטי. אם אחד גדל, אז השני יורד באותה כמות.

הטיסה כלפי מעלה של עצמים נמשכת רק כל עוד יש מספיק רזרבה וכוח לרכיב תנועת Ek. ברגע שהוא התייבש, הנפילה מתחילה.

אבל מהי האנרגיה הפוטנציאלית של עצמים בנקודה הגבוהה ביותר, קל לנחש, זה מקסימום.

כשהם נופלים, קורה ההיפך. כאשר נוגעים בקרקע, רמת האנרגיה הקינטית שווה למקסימום.