Loven om bevaring av energi: Forklaringer, formler og eksempler på problemer

Loven om bevaring av energi sier at energi ikke kan skapes eller ødelegges, men den kan endres fra en form for energi til en annen.

Aktivitetene vi gjør hver dag er endringer i energi fra en form til en annen.

I henhold til definisjonen av Cambridge ordbok er energi makten til å utføre arbeid som produserer lys, varme eller bevegelse eller drivstoff eller elektrisitet som brukes til kraft.

For eksempel når vi spiser, konverterer vi den kjemiske energien fra mat til den energien vi bruker til å bevege oss. Energien vil imidlertid ikke endres når vi er stille. Energien vil fortsette å eksistere. Følgende er lyden av loven om bevaring av energi.

Forstå loven om bevaring av energi

"Mengden energi i et lukket system endres ikke, den vil forbli den samme. Denne energien kan verken skapes eller ødelegges, men den kan endres fra en form for energi til en annen "

Grunnleggeren av en lov om bevaring av energi er James Prescott Joule, en forsker fra England som ble født 24. desember 1818.

Loven om bevaring av mekanisk energi  i form av summen av kinetisk energi og potensiell energi. Potensiell energi er energien som er tilstede i et objekt fordi objektet ligger i et kraftfelt. I mellomtiden er kinetisk energi energien forårsaket av bevegelsen til et objekt som har masse / vekt.

Det følgende er skrivingen av formelen for de to energiene.

Informasjon

E_K = Kinetisk energi (Joule)

E_P = Potensiell energi (Joule)

m = masse (kg)

v = Hastighet (m / s)

g = tyngdekraften (m / s2)

h = høyde på gjenstand (m)

Alle enheter for energimengden er Joule (SI). Videre, i potensiell energi, er arbeidet med denne kraften lik den negative endringen i systemets potensielle energi.

På den annen side, et system som opplever en endring i hastighet, er den totale innsatsen som virker på dette systemet lik endringen i kinetisk energi. Siden arbeidsstyrken bare er en konservativ styrke, vil den totale innsatsen på systemet også være lik den negative endringen i potensiell energi.

Hvis vi kombinerer disse to begrepene, vil det oppstå en tilstand der den totale endringen i kinetisk energi og endring i potensiell energi er lik null.

Fra den andre ligningen kan det sees at summen av de opprinnelige kinetiske og potensielle energiene er den samme som summen av de endelige kinetiske og potensielle energiene.

Summen av denne energien kalles mekanisk energi. Verdien av denne mekaniske energien er alltid konstant, forutsatt at kraften som virker på systemet må være en konservativ kraft.

Formelen for loven om bevaring av energi

Hver totale energi i systemet (dvs. mekanisk energi) må alltid være den samme, så den mekaniske energien før og etter den har samme størrelse. I dette tilfellet kan det uttrykkes som

Eksempel på lov om energibesparelse

1. Frukt på et falt tre

Når frukten er på pohom, vil den stå stille. Denne frukten vil ha potensiell energi på grunn av høyden på frukten fra bakken.

Nå hvis frukten faller fra treet, vil den potensielle energien begynne å bli omgjort til kinetisk energi. Mengden energi vil forbli konstant, og det vil være den totale mekaniske energien i systemet.

Rett før frukten treffer bakken, vil den totale systemets potensielle energi reduseres til null, og den vil bare ha kinetisk energi.

2. Vannkraftverk

Den mekaniske energien fra vannet som faller fra fossen, brukes til å snu turbinene i bunnen av fossen. Denne turbinrotasjonen brukes til å generere elektrisitet.

3. Dampmotor

Dampmotorer går på damp som er varmeenergi. Denne varmeenergien blir omgjort til mekanisk energi som brukes til å kjøre lokomotivet. Dette er et eksempel på å konvertere varmeenergi til mekanisk energi

4. Vindmøller

Vindens kinetiske energi får bladene til å rotere. Vindmøller omdanner vindens kinetiske energi til elektrisk energi.

5. Toy Arrow Gun

Dartpistolen har en fjær som kan lagre elastisk energi når den er i komprimert stilling.

Denne energien frigjøres når våren blir strukket, noe som får pilene til å bevege seg. Dermed konverterer vårens elastiske energi til kinetisk energi fra den bevegelige pilen

6. Marmorspill

Når du spiller med kuler, overføres den mekaniske energien fra fingrene til kulene. Dette får marmoren til å bevege seg og bevege seg et stykke før den stopper.

Eksempel på lov om energibesparelse

1. Yuyun slapp en motornøkkel fra en høyde på 2 meter slik at den bevegelige nøkkelen falt fritt under huset. Hvis akselerasjonen på grunn av tyngdekraften på dette stedet er 10 m / s2, er nøkkelhastigheten etter å ha flyttet 0,5 meter fra utgangsposisjonen

Forklaring

h₁ = 2 m, v₁ = 0, g = 10 m / s2, h = 0,5 m, h₂ = 2 - 0, 5 = 1,5 m

v₂ = ?

Basert på loven om bevaring av mekanisk energi

Em₁ = Em₂

Ep₁ + Eik₁ = Ep₂ + Eik₂

m.g.h₁ + ½ m.v₁2 = m.g.h₂ + ½m.v₂2

m. 10 (2) + 0 = m. 10 (1,5) + ½m.v₂2

20 m = 15 m + ½m.v₂2

20 = 15 + ½ v₂2

20 - 15 = ½ v₂2

5 = ½ v₂2

10 = v₂2

v₂ = √10 m / s

2. En blokk glir fra toppen av et glatt skråplan for å komme til bunnen av det skråplanet. Hvis toppen av det skråplanet ligger i en høyde på 32 meter over gulvflaten, er hastigheten på blokken når den kommer til bunnen av flyet

Forklaring

h₁ = 32 m, v₁ = 0, h₂ = 0, g = 10 m / s2

v₂ = ?

I henhold til loven om bevaring av mekanisk energi

Em₁ = Em₂

Ep₁ + Eik₁ = Ep₂ + Eik₂

m.g.h₁ + ½ m.v₁2 = m.g.h₂ + ½m.v₂2

m. 10 (32) + 0 = 0 + ½m.v₂2

320 m = ½m.v₂2

320 = ½ v₂2

640 = v₂2

v₂ = √640 m / s = 8 √10 m / s

3. En stein med en masse på 1 kg kastes loddrett oppover. Når høyden er 10 meter fra bakken, har den en hastighet på 2 m / s. Hva er den mekaniske energien til mango på den tiden? Hvis g = 10 m / s2

Forklaring

m = 1 kg, h = 10 m, v = 2 m / s, g = 10 m / s2

I henhold til loven om bevaring av mekanisk energi

E_M = E_P + E_K

E_M = m g h + ½ m v2

E_M = 1 . 10 . 10 + ½ . 1 . 22

E_M = 100 + 2

E_M = 102 joule

Det er beskrivelsen av loven om energibesparelse og dens problemer og anvendelser i hverdagen. Forhåpentligvis nyttig.