Dalam unit ini kita akan berurusan dengan energi, energi mekanik, energi potensial, energi kinetik, konservasi energi teorema. Selain itu, pekerjaan dan kekuasaan juga dibahas dalam unit ini. Kami akan mencoba untuk memberikan contoh yang berkaitan dengan setiap topik.
KERJA
Misalkan, gaya yang diterapkan obyek dan obyek bergerak dalam arah gaya yang diberikan maka kita mengatakan pekerjaan yang telah dilakukan. Mari saya jelaskan dengan kata lain. Harus ada gaya yang diberikan ke objek dan objek harus bergerak ke arah gaya yang. Jika gerakan ini tidak dalam arah gaya atau kekuatan diterapkan ke objek tetapi tidak ada gerakan maka kita tidak bisa bicara tentang pekerjaan. Sekarang kita memformulasikan apa yang kita katakan di atas.
Karena gaya adalah besaran vektor keduanya memiliki besar dan arah kerja juga merupakan besaran vektor dan memiliki arah yang sama dengan gaya yang. Kami akan melambangkan berlaku F, dan jarak d dalam formula dan latihan. Jika ada sudut antara gaya dan arah gerakan, maka kita menyatakan rumus kita seperti yang diberikan di bawah ini;
Dalam hal ini kekuatan kasus dan jarak berada dalam arah yang sama dan sudut antara mereka adalah nol. Dengan demikian, cos0 adalah sama dengan 1. W = F.d
Jika gaya dan jarak berada dalam arah yang berlawanan maka sudut antara mereka menjadi 180 derajat dan cos180 sama dengan -1.
W = -F.d
Kasus terakhir menunjukkan situasi ketiga di mana kekuatan diterapkan tegak lurus dengan jarak. Gelar Cos90 adalah nol dengan demikian, pekerjaan yang telah dilakukan juga nol. W = F.d.cos90º = 0
Sekarang mari kita bicara tentang unit kerja. Dari rumus kami menemukan itu kg.m² / s ² Namun,bukannya unit ini lama kita gunakan joule. Dengan kata lain;
1 joule = 1N.1m
Lihatlah contoh yang diberikan di bawah ini, kami akan mencoba untuk mengklarifikasi kerja dengan contoh-contoh.
Contoh: 25 N gaya diterapkan ke kotak dan kotak bergerak 10m. Cari kerja yang dilakukan oleh gaya. (Sin37º = 0, 6 dan cos37 º = 0, 8)
Sejak kotak bergerak dalam arah X, kita harus menemukan X dan Y komponen gaya yang. Komponen Y dari gaya tidak bertanggung jawab untuk pekerjaan. Gerak dari kotak adalah arah X. Jadi, kami menggunakan komponen X dari gaya yang diterapkan. Karena sudut antara komponen X kekuatan dan jarak nol cos0º menjadi 1. Saya tidak menyebutkan dalam larutan. Jika itu adalah nilai yang berbeda dari 1 Saya harus menulis
juga.
Contoh: Lihatlah gambar di bawah ini. Ada sebuah apel memiliki kekuatan diterapkan tegak lurus di atasnya. Namun, bergerak 5m arah X. Hitung usaha yang dilakukan oleh gaya.
Contoh: Jika kotak menyentuh ke dinding dan gaya yang diterapkan menemukan kerja yang
dilakukan oleh gaya.
Kotak menyentuh ke dinding dan kekuatan tidak bisa bergerak itu. Karena tidak ada jarak kita tidak bisa bicara tentang pekerjaan. Seperti yang Anda lihat rumus kami;
Kerja = Force. Jarak
Jika salah satu variabel adalah nol dari pekerjaan yang telah dilakukan menjadi nol.
KEKUATAN
Daya adalah tingkat kerja yang dilakukan dalam satuan waktu. Hal ini dapat disalahpahami oleh sebagian besar siswa. Mereka berpikir bahwa lebih banyak kekuatan mesin penuh tidak lebih banyak pekerjaan. Namun, kekuatan hanya menunjukkan kita waktu yang membutuhkan pekerjaan. Misalnya, kerja sama dilakukan oleh dua orang yang berbeda dengan waktu yang berbeda. Katakanlah salah satu dari mereka tidak bekerja dalam 5 detik dan yang lainnya tidak dalam 8 detik. Dengan demikian, orang yang melakukan pekerjaan yang sama dalam 5 detik adalah lebih banyak kekuatan penuh. Semakin pendek waktu yang lebih kekuatan penuh orang. Mari kita mewakili secara matematis;
Satuan kekuatan dari persamaan yang diberikan di atas, / joule s, namun, kami umumnya menggunakan unit kekuasaan sebagai watt.
1joule / s = 1watt
Contoh: Cari kekuatan pria yang mendorong kotak 8m dengan kekuatan 15N dalam 6seconds.
Kekuatan manusia adalah 20 watt. Dengan kata lain ia melakukan 20 pekerjaan joule dalam 6 detik.
Jumlah daya tidak menunjukkan jumlah pekerjaan yang dilakukan. Itu hanya memberikan waktu kerja yang membutuhkan.
ENERGI
Kemampuan melakukan pekerjaan disebut energi. Jika sesuatu memiliki energi maka dapat melakukan pekerjaan. Ini memiliki satuan yang sama dengan joule kerja. Energi di alam semesta dapat eksis dalam berbagai bentuk. Misalnya, energi potensial pada musim semi kompresi, energi kinetik dalam objek bergerak, energi elektromagnetik dan panas adalah beberapa dari mereka. Dalam unit ini kita akan berurusan dengan energi mekanik dari zat. Energi mekanik adalah jumlah energi potensial dan energi kinetik dari sistem. Mari kita lihat satu per satu.
ENERGI POTENSIAL
Benda memiliki energi karena posisi mereka relatif terhadap benda-benda lainnya. Kami menyebutnya energi ini sebagai energi potensial. Misalnya, apel di pohon, atau dikompresi musim semi atau batu dilemparkan dari ketinggian apapun sehubungan dengan tanah adalah contoh energi potensial. Dalam semua contoh ini ada potensi untuk melakukan pekerjaan. Jika kita melepaskan musim semi itu berhasil atau jika kita menjatuhkan apel mereka bekerja. Untuk memindahkan benda atau mengangkat mereka dengan hormat untuk tanah kita bekerja. Energi dari benda karena posisi mereka sehubungan dengan tanah disebut energi potensial gravitasi.
Gambar-gambar yang diberikan di atas adalah contoh dari energi potensial gravitasi. Mereka berdua memiliki ketinggian dari tanah dan karena posisi mereka mereka memiliki energi atau potensi untuk melakukan pekerjaan. Lihatlah contoh yang diberikan di bawah ini. Mereka sedikit berbeda yang dari yang diberikan di atas.
Pada gambar pertama, sistem termasuk musim semi dan kotak beristirahat. Namun, di gambar kedua kotak kompres musim semi dan beban dengan energi potensial. Jika kita melepaskan musim semi kotak tidak bekerja dan mendorong kotak kembali. Kedua contoh energi potensial gravitasi dan pegas dihitung secara berbeda. Mari saya mulai dengan perhitungan energi potensial gravitasi. Kita akan melihat di mana faktor efek besarnya energi potensial atau yang tidak berpengaruh. Kerja yang dilakukan terhadap ke bumi untuk mengangkat benda-benda adalah perkalian dari berat dan jarak yang tinggi. Dengan demikian, seperti yang kita katakan sebelumnya energi adalah potensi melakukan pekerjaan.
Kemudian, energi potensial gravitasi menjadi;
PE = mg.h
Sekarang, melihat gambar yang diberikan dan mencoba untuk menghitung energi potensial bola yang diberikan dalam tiga situasi.
Kita melihat bahwa energi potensial gravitasi tergantung pada berat dan tinggi objek. Sekarang mari kita memecahkan beberapa contoh yang berkaitan dengan topik ini sebelum diteruskan ke energi kinetik.
Contoh: Dalam gambar yang diberikan di bawah, jika energi potensial bola pada gambar pertama adalah P menemukan energi potensial bola dalam situasi kedua dalam hal P.
Situasi 1: P = mgh = m.g.h
Situasi 2: P '= m.g.2h = 2mgh = 2P
Dengan mengompresi musim semi atau peregangan Anda memuat energi potensial untuk itu. Nah, jika saya menerapkan kekuatan yang sama untuk mata yang berbeda memiliki ketebalan yang berbeda, mereka sarat dengan energi yang sama? Saya mendengar bahwa Anda semua mengatakan tidak! Anda benar sekali. Tentu saja musim semi tipis lebih terkompresi daripada tebal satu di mana jumlah kompresi menunjukkan energi potensial dimuat. Yang ingin saya katakan adalah bahwa, energi potensial pegas tergantung pada jenis semi dan jumlah kompresi. Representasi matematis dari definisi ini diberikan di bawah ini.
Ep = 1 / 2.k.x²
Di mana k adalah konstanta pegas dan x adalah jumlah kompresi.
Sekarang, kita melihat asal formula ini. Ini adalah gambar dari musim semi saat istirahat. Tidak ada kompresi atau peregangan. Dengan demikian, kita tidak bisa bicara tentang energi potensial pegas. Namun, dalam gambar yang diberikan di bawah mata tidak pada posisi istirahat. Mari kita memeriksa perilaku mata air di dua situasi.
Pada gambar pertama, kami menerapkan kekuatan, Fapplied, dan musim semi bereaksi gaya ini dengan Fspring = -kx. Jumlah kompresi X. Pada gambar kedua kita meregangkan musim semi dengan jumlah X. Kami menerapkan gaya F dan musim semi memberikan reaksi terhadap gaya ini dengan Fspring = -kx mana x adalah jumlah peregangan dan k adalah konstanta pegas . Grafik yang diberikan di bawah ini adalah memaksa lawan grafik jarak mata air. Kami menemukan persamaan energi pegas dengan menggunakan grafik ini.
Seperti yang saya katakan sebelumnya daerah di bawah kekuatan vs grafik jarak memberi kita pekerjaan dan energi adalah kemampuan untuk melakukan pekerjaan. Jadi, daerah di bawah grafik ini harus memberi kita energi potensial pegas.
Daerah = 1 / 2.F.x = 1 / 2.kx.x = 1 / 2kx²
Ep = 1 / 2kx²
Contoh: 50N kekuatan diterapkan pada musim semi memiliki 150N / m konstanta pegas. Cari jumlah kompresi musim semi.
Fspring = -kx = Fapplied
50N = -150.x
X = -3m "-" menunjukkan arah kompresi.
ENERGI KINETIK
Benda memiliki energi karena gerak mereka; energi ini disebut energi kinetik. Energi kinetik dari benda-benda yang memiliki massa m dan kecepatan v dapat dihitung dengan rumus yang diberikan di bawah ini;
Ek = 1 / 2mv²
Seperti yang Anda lihat dari rumus, energi kinetik dari benda-benda hanya dipengaruhi oleh massa dan kecepatan benda. Unit dari Ek lagi dari rumus kg.m² / s ² atau dalam penggunaan umum joule.
Contoh: Carilah energi kinetik bola memiliki massa 0,5 kg dan kecepatan 10 m / s.
Ek = 1 / 2mv²
Ek = 1 / 2.0, 5. (10) ²
Ek = 25joule
Seperti dalam kasus Kinematika dapat kita gunakan grafik untuk menunjukkan hubungan dari konsep di sini. Melihat grafik yang diberikan dari Angkatan vs Distance.Area bawah kekuatan vs grafik jarak memberi kita pekerjaan.
Kerja = Force. Jarak = Luas = F.X (jarak)
Kita dapat menemukan energi dari benda-benda dari Angkatan mereka vs Jarak grafik.
Contoh: Carilah Kinetic Energy objek di 14m dari grafik di bawah ini.
Kita dapat menemukan total energi kinetik benda setelah 14m dari grafik; kita menggunakan daerah di bawahnya untuk menemukan energi.
Contoh: Lihatlah gambar di bawah ini. Jika kecepatan akhir dari kotak adalah 4m / s menemukan pekerjaan yang dilakukan oleh gesekan.
Di atas;
Etotal = mgh + 1 / 2mv²
Etotal = 5kg.10m / s².4m + 1 / 2.5kg. (2m / s) ² = 210joule
Di dasar;
Etotal = 1 / 2mv² = 1 / 2.5kg. (4m / s) ²
Etotal = 40joule
Perbedaan antara energi awal dan akhir digunakan oleh gesekan.
Kerja yang dilakukan oleh gesekan = Efinal-Einitial = 210joule-40joule = 170joule
TEORI KONSERVASI ENERGI
Tidak ada yang dapat dihancurkan atau dibuat di alam semesta seperti energi. Misalkan bola jatuh dari ketinggian 2m, hanya memiliki energi potensial di awal, namun, karena jatuh itu keuntungan energi kinetik dan kecepatan yang meningkat. Ketika menyentuh tanah hanya memiliki energi kinetik. Nah, di mana adalah energi potensial yang memiliki di awal? Hal ini benar-benar diubah menjadi energi kinetik, seperti yang dikatakan dalam kalimat tidak pertama dapat dihancurkan atau dibuat mereka hanya mengubah bentuk. Dengan demikian, energi potensial kami juga berubah bentuknya dari potensi untuk energi kinetik. Singkatnya, energi dari sistem selalu konstan, mereka dapat mengubah bentuk mereka, tetapi jumlah total energi tidak berubah.
Gambar menunjukkan perubahan energi dari bola. Hanya memiliki potensi 2mgh energi di awal. Ketika mulai kehilangan ketinggian itu keuntungan kecepatan dalam kata lain penurunan jumlah energi potensial meningkatkan jumlah energi kinetik. Pada ketinggian h memiliki energi potensial dan kinetik dan ketika menyentuh tanah energi potensial menjadi nol dan energi kinetik memiliki nilai maksimum.
Einitial = Efinal
Contoh: Dengan menggunakan informasi yang diberikan dalam gambar yang diberikan di bawah, menemukan kecepatan bola pada titik D.
Ei = Ef (konservasi energi)
mg3h = mg2h + 1 / 2mv²
mgh = 1 / 2mv²
v = √2gh
Contoh: Sebuah blok yang memiliki 2kg massa dan kecepatan 2m / s slide pada bidang miring. Jika permukaan horisontal memiliki gesekan konstan μ = 0, 4 menemukan jarak itu perjalanan di horisontal sebelum berhenti.
Kami menggunakan konservasi energi di solusi dari masalah ini.
Einitial = Efinal
Einitial = Ep + Ek = mgh + 1 / 2mv² Efinal = 0
Einitial = 2kg.10m / s².8m + 1 / 2.2kg. (2m / s) ² Pekerjaan dilakukan oleh gesekan = Einitial Einitial = 164joule
Wfriction = μ.N.X = 0,4.2kg.10m / s².X = Ei
8. X = 164joule X = 20,5m
Slide blok 20,5m di horisontal
Contoh: Cari kecepatan akhir dari kotak dari gambar yang diberikan.
Kita lagi menggunakan konservasi energi teorema.
Einitial harus sama dengan Efinal.
Einitial = Ek = 1 / 2mv² Efinal = Ek + Ep = 1 / 2mv'² + mgh
Ei = 1 / 2.2kg (10m / s) ² = 100joule Efinal = 1 / 2.2kg.v'² + 2kg.10m / s².4m = 80 + v'².
100 = 80 + v'² v '= 2√5m / s
Contoh: Cari jumlah kompresi musim semi jika bola tidak jatuh bebas dari 4m dan kompres musim semi.
Dari konservasi hukum energi yang kita dapat menemukan jumlah kompresi musim semi.
Ep = 1 / 2.kx² untuk musim semi
X = 1 / 4m
Bola kompres musim semi 1 / 4m.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar