Das Energieerhaltungsgesetz: Erklärungen, Formeln und Beispielprobleme

das Gesetz der Energieerhaltung

Das Energieerhaltungsgesetz besagt, dass Energie nicht erzeugt oder zerstört werden kann, sondern von einer Energieform zur anderen wechseln kann.

Die Aktivitäten, die wir jeden Tag machen, sind Veränderungen in der Energie von einer Form zur anderen.

Nach der Definition des Cambridge-Wörterbuchs ist Energie die Kraft, Arbeit zu verrichten, die Licht, Wärme oder Bewegung oder Brennstoff oder Elektrizität erzeugt, die für Energie verwendet werden.

Wenn wir zum Beispiel essen, wandeln wir die chemische Energie aus der Nahrung in die Energie um, die wir zum Bewegen verwenden. Diese Energie wird sich jedoch nicht ändern, wenn wir still sind. Die Energie wird weiter existieren. Das Folgende ist der Klang des Energieerhaltungsgesetzes.

Das Gesetz der Energieeinsparung verstehen

"Die Energiemenge in einem geschlossenen System ändert sich nicht, sie bleibt gleich. Diese Energie kann weder erzeugt noch zerstört werden, aber sie kann sich von einer Energieform zur anderen ändern. "

Der Gründer eines Energieerhaltungsgesetzes ist James Prescott Joule, ein Wissenschaftler aus England, der am 24. Dezember 1818 geboren wurde.

Das Gesetz der Erhaltung der mechanischen Energie  ist die Summe aus kinetischer Energie und potentieller Energie. Potenzielle Energie ist die in einem Objekt vorhandene Energie, da sich das Objekt in einem Kraftfeld befindet. In der Zwischenzeit ist kinetische Energie die Energie, die durch die Bewegung eines Objekts mit Masse / Gewicht verursacht wird.

Das Folgende ist das Schreiben der Formel für die zwei Energien.

das Gesetz der Energieerhaltung

Information

E K = kinetische Energie (Joule)

E P = potentielle Energie (Joule)

m = Masse (kg)

v = Geschwindigkeit (m / s)

g = Schwerkraft (m / s2)

h = Höhe des Objekts (m)

Alle Einheiten für Energiemengen sind Joule (SI). Darüber hinaus entspricht die Arbeit dieser Kraft bei der potentiellen Energie der negativen Änderung der potentiellen Energie des Systems.

Bei einem System, bei dem sich die Geschwindigkeit ändert, entspricht der Gesamtaufwand für dieses System der Änderung der kinetischen Energie. Da die Arbeitskraft nur eine konservative Kraft ist, entspricht der Gesamtaufwand für das System auch der negativen Änderung der potentiellen Energie.

Wenn wir diese beiden Konzepte kombinieren, entsteht ein Zustand, in dem die Gesamtänderung der kinetischen Energie und die Änderung der potentiellen Energie gleich Null ist.

das Gesetz der Energieerhaltung

Aus der zweiten Gleichung ist ersichtlich, dass die Summe der anfänglichen kinetischen und potentiellen Energien dieselbe ist wie die Summe der endgültigen kinetischen und potentiellen Energien.

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Die Summe dieser Energie nennt man mechanische Energie. Der Wert dieser mechanischen Energie ist immer konstant, vorausgesetzt, die auf das System wirkende Kraft muss eine konservative Kraft sein.

Die Formel für das Energieerhaltungsgesetz

Jede Gesamtenergie im System (dh mechanische Energie) muss immer gleich sein, daher hat die mechanische Energie davor und danach dieselbe Größe. In diesem Fall kann es ausgedrückt werden als

das Gesetz der Energieerhaltung

Beispiel des Energieerhaltungsgesetzes

1. Obst auf einem umgestürzten Baum

Wenn die Frucht auf dem Pohom ist, wird sie still stehen. Diese Frucht hat aufgrund ihrer Höhe vom Boden potentielle Energie.

Wenn nun die Frucht vom Baum fällt, wird die potentielle Energie in kinetische Energie umgewandelt. Die Energiemenge bleibt konstant und ist die gesamte mechanische Energie des Systems.

Kurz bevor die Frucht den Boden berührt, wird die gesamte potentielle Energie des Systems auf Null sinken und es wird nur kinetische Energie vorhanden sein.

2. Wasserkraftwerk

Mechanische Energie aus dem vom Wasserfall fallenden Wasser wird verwendet, um die Turbinen am Boden des Wasserfalls zu drehen. Diese Turbinendrehung wird zur Stromerzeugung genutzt.

3. Dampfmaschine

Dampfmaschinen werden mit Dampf betrieben, der Wärmeenergie ist. Diese Wärmeenergie wird in mechanische Energie umgewandelt, mit der die Lok betrieben wird. Dies ist ein Beispiel für die Umwandlung von Wärmeenergie in mechanische Energie

4. Windmühlen

Die kinetische Energie des Windes bewirkt, dass sich die Blätter drehen. Windmühlen wandeln die kinetische Energie des Windes in elektrische Energie um.

5. Toy Arrow Gun

Die Dartwaffe hat eine Feder, die elastische Energie speichern kann, wenn sie sich in einer komprimierten Position befindet.

Diese Energie wird freigesetzt, wenn die Feder gedehnt wird und sich der Pfeil bewegt. Dadurch wird die elastische Energie der Feder in kinetische Energie des sich bewegenden Pfeils umgewandelt

6. Murmelspiel

Beim Spielen mit Murmeln wird die mechanische Energie der Finger auf die Murmeln übertragen. Dies bewirkt, dass sich der Marmor bewegt und eine Strecke zurücklegt, bevor er stoppt.

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Beispiel für die Erhaltung energierechtlicher Probleme

1. Yuyun ließ einen Motorschlüssel aus einer Höhe von 2 Metern fallen, so dass der bewegliche Schlüssel frei unter das Haus fiel. Wenn die Erdbeschleunigung an dieser Stelle 10 m / s2 beträgt, beträgt die Schlüsselgeschwindigkeit nach dem Bewegen von 0,5 m von der Ausgangsposition

Erläuterung

h 1 = 2 m, v 1 = 0, g = 10 m / s 2, h = 0,5 m, h 2 = 2 - 0,5 = 1,5 m

v 2 =?

Basierend auf dem Gesetz der Erhaltung der mechanischen Energie

Em 1 = Em 2

Ep 1 + Ek 1 = Ep 2 + Ek 2

mgh 1 + ½ mv 1 2 = mgh 2 + ½ mv 2 2

m. 10 (2) + 0 = m. 10 (1,5) + ½ m.v 2 2

20 m = 15 m + ½ m.v 2 2

20 = 15 + ½ v 2 2

20 - 15 = ½ v 2 2

5 = ½ v 2 2

10 = v 2 2

v 2 = 10 m / s

2. Ein Block gleitet von der Oberseite einer rutschigen schiefen Ebene, um an der Basis der schiefen Ebene anzukommen. Befindet sich die Oberseite der schiefen Ebene in einer Höhe von 32 Metern über der Bodenoberfläche, beträgt die Geschwindigkeit des Blocks, wenn er am Boden der Ebene ankommt

Erläuterung

h 1 = 32 m, v 1 = 0, h 2 = 0, g = 10 m / s 2

v 2 =?

Nach dem Gesetz der Erhaltung der mechanischen Energie

Em 1 = Em 2

Ep 1 + Ek 1 = Ep 2 + Ek 2

mgh 1 + ½ mv 1 2 = mgh 2 + ½ mv 2 2

m. 10 (32) + 0 = 0 + ½ m.v 2 2

320 m = ½ m.v 2 2

320 = ½ v 2 2

640 = v 2 2

v 2 = √640 m / s = 8 √10 m / s

3. Ein Stein mit einer Masse von 1 kg wird senkrecht nach oben geworfen. Wenn die Höhe 10 Meter über dem Boden liegt, hat sie eine Geschwindigkeit von 2 m / s. Was ist die mechanische Energie der Mango zu dieser Zeit? Wenn g = 10 m / s2

Erläuterung

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

Nach dem Gesetz der Erhaltung der mechanischen Energie

E M = E P + E K.

E M = mgh + ½ m v2

E M = 1. 10. 10 + ½. 1. 22

E M = 100 + 2

E M = 102 Joule

Das ist die Beschreibung des Gesetzes zur Energieeinsparung und seiner Probleme und Anwendungen im täglichen Leben. Hoffentlich nützlich.