Energia mechaniczna i jej przemiany

około 15 minut
W tej lekcji1/9

Samolot pędzi wysoko nad ziemią. Ma energię ruchu, bo leci, i energię położenia, bo jest wysoko — oba zapasy naraz. Jak jedną liczbą powiedzieć, ile energii wiezie ze sobą taki samolot w tej chwili? Poznaj energię mechaniczną.

Energia mechaniczna — suma dwóch składników

Energia mechaniczna. Tak nazywamy sumę energii kinetycznej i potencjalnej, którą ciało ma w jednej, konkretnej chwili:

Jeden składnik czy oba naraz

Sprawdź obie rubryki. Energia kinetyczna pojawia się przy ruchu, potencjalna — przy wysokości. Ciało może mieć jedną z nich, drugą, obie naraz albo żadnej:

Liczymy energię mechaniczną drona

  1. 1

    Dron leci na wysokości 10 m z prędkością 5 m/s. Wypisujemy dane — masa w kilogramach, wysokość w metrach, prędkość w metrach na sekundę.

    m=2 kg,h=10 m,v=5 m/s,g=10 N/kgm = 2\text{ kg},\quad h = 10\text{ m},\quad v = 5\text{ m/s},\quad g = 10\text{ N/kg}
  2. 2

    Pierwszy składnik: energia potencjalna, ze wzoru z lekcji o wysokości.

    Ep=m⋅g⋅h=2⋅10⋅10=200 JE_p = m \cdot g \cdot h = 2 \cdot 10 \cdot 10 = 200\text{ J}
  3. 3

    Drugi składnik: energia kinetyczna. Prędkość wchodzi do wzoru w kwadracie.

    Ek=mv22=2⋅522=25 JE_k = \frac{m v^2}{2} = \frac{2 \cdot 5^2}{2} = 25\text{ J}
  4. 4

    Energia mechaniczna to suma obu wyników.

    Em=Ek+Ep=25 J+200 J=225 JE_m = E_k + E_p = 25\text{ J} + 200\text{ J} = 225\text{ J}
Wszystkie kroki za Tobą!

Wszystkie 4 kroków odsłonięte.

Twoja kolej

Wagonik kolejki górskiej ma w pewnym punkcie toru energię kinetyczną 300 J i energię potencjalną 500 J. Ile wynosi w tej chwili jego energia mechaniczna? Podaj wynik w dżulach.

W ruchu podział między składniki się zmienia

Te same sanki, inna chwila. Niżej na zboczu jadą szybciej i są mniej wysoko: słupek EkE_k urósł, a EpE_p zmalał. Energia ruchu i energia położenia przechodzą jedna w drugą.

Co dzieje się przy tym z samą sumą EmE_m — o tym jest następna lekcja, o zasadzie zachowania energii.

Pułapka! Ciało, które stoi wysoko, nie ma zerowej energii

Najczęstszy błąd: piłka rzucona w górę na moment staje na szczycie, więc uczeń pisze, że jej energia mechaniczna wynosi wtedy 0 J.

Twoja kolej

Skrzynia o masie 5 kg stoi nieruchomo na regale 2 m nad podłogą. Ile wynosi jej energia mechaniczna względem podłogi? Przyjmij g = 10 N/kg i podaj wynik w dżulach.

Ściąga do zapamiętania

Czym jest energia mechaniczna i jak ją policzyć?

ENERGIA MECHANICZNA (Em) to suma energii kinetycznej i potencjalnej, jaką ciało ma w danej chwili: Em = Ek + Ep. Jednostka: dżul (J). Nowego wzoru nie ma — liczysz Ep = m · g · h (masa w kg, wysokość w m, g = 10 N/kg) oraz Ek = m · v² / 2 (prędkość w m/s) i dodajesz wyniki. Przykład: dron o masie 2 kg na wysokości 10 m lecący 5 m/s ma Em = 200 J + 25 J = 225 J. Ciało może mieć oba składniki naraz (lecący samolot), jeden z nich (książka na półce) albo żadnego (kamień na chodniku, Em = 0 J). Uwaga: ciało, które stoi wysoko, ma Ek = 0, ale Em nie jest zerowe. W trakcie ruchu składniki przechodzą jeden w drugi — co dzieje się z ich sumą, mówi zasada zachowania energii mechanicznej.

Sprawdź się!

Odpowiedziano na 0 z 5 pytań

Skróty klawiszowe quizu: klawisze od 1 do 4 wybierają odpowiedź, Enter sprawdza, a po sprawdzeniu przechodzi do następnego pytania. Każdy przycisk możesz też wybrać Tabem i Spacją.

1

Lecący gołąb ma energię kinetyczną 30 J i energię potencjalną 50 J. Ile wynosi jego energia mechaniczna?

2

Które ciało ma energię mechaniczną równą zero?

3

Klocek o masie 4 kg leży nieruchomo na półce 2 m nad podłogą. Ile wynosi jego energia mechaniczna względem podłogi? Przyjmij g = 10 N/kg.

4

Sanki zjeżdżają ze zbocza. W którym punkcie toru mają największą energię potencjalną ciężkości?

5

Samolot leci poziomo, ze stałą prędkością, 10 km nad ziemią. Który składnik jego energii mechanicznej jest w tej chwili zerowy?

Następny temat
Zasada zachowania energii mechanicznej