भौतिकशास्त्रात ऊर्जा कशी शोधायची. संभाव्य ऊर्जा. एकूण यांत्रिक उर्जेच्या संवर्धनाचा कायदा

"ऊर्जा" या शब्दाचे भाषांतर ग्रीकमधून "क्रिया" असे केले जाते. आम्ही एक उत्साही व्यक्ती म्हणतो जो सक्रियपणे हलतो, अनेक भिन्न क्रिया करतो.

भौतिकशास्त्रातील ऊर्जा

आणि जर जीवनात आपण एखाद्या व्यक्तीच्या ऊर्जेचे मूल्यमापन मुख्यतः त्याच्या क्रियाकलापांच्या परिणामांद्वारे करू शकतो, तर भौतिकशास्त्रात उर्जेचे मोजमाप आणि अभ्यास वेगवेगळ्या प्रकारे केला जाऊ शकतो. तुमचा आनंदी मित्र किंवा शेजारी बहुधा ती कृती तीस ते पन्नास वेळा पुनरावृत्ती करण्यास नकार देईल जेव्हा तुम्हाला अचानक त्याच्या उर्जेच्या घटनेची तपासणी करावी लागते.

परंतु भौतिकशास्त्रात, तुम्हाला आवश्यक असलेले संशोधन करून तुम्ही जवळजवळ कोणताही प्रयोग तुम्हाला पाहिजे तितक्या वेळा पुन्हा करू शकता. तर ते ऊर्जेच्या अभ्यासासोबत आहे. संशोधन शास्त्रज्ञांनी भौतिकशास्त्रातील उर्जेच्या अनेक प्रकारांचा अभ्यास केला आहे आणि लेबल केले आहे. हे विद्युत, चुंबकीय, अणुऊर्जा वगैरे आहेत. पण आता आपण यांत्रिक उर्जेबद्दल बोलू. आणि विशेषत: गतिज आणि संभाव्य उर्जेबद्दल.

गतिज आणि संभाव्य ऊर्जा

यांत्रिकी शरीराच्या हालचाली आणि परस्परसंवादाचा अभ्यास करतात. म्हणून, दोन प्रकारच्या यांत्रिक ऊर्जेमध्ये फरक करण्याची प्रथा आहे: शरीराच्या हालचालीमुळे होणारी ऊर्जा, किंवा गतिज ऊर्जा आणि शरीराच्या परस्परसंवादामुळे होणारी ऊर्जा, किंवा संभाव्य ऊर्जा.

भौतिकशास्त्रात, ऊर्जा आणि कार्य यांना जोडणारा एक सामान्य नियम आहे. शरीराची उर्जा शोधण्यासाठी, शरीराला शून्यातून दिलेल्या स्थितीत हस्तांतरित करण्यासाठी आवश्यक असलेले कार्य शोधणे आवश्यक आहे, म्हणजे, ज्या स्थितीत त्याची ऊर्जा शून्य आहे.

संभाव्य ऊर्जा

भौतिकशास्त्रामध्ये, संभाव्य ऊर्जा ही अशी ऊर्जा आहे जी परस्परसंवाद करणाऱ्या शरीराच्या किंवा त्याच शरीराच्या भागांच्या सापेक्ष स्थितीद्वारे निर्धारित केली जाते. म्हणजेच एखादे शरीर जमिनीपासून वर ठेवले तर पडताना काही काम करण्याची क्षमता असते.

आणि या कामाचे संभाव्य मूल्य h उंचीवरील शरीराच्या संभाव्य उर्जेइतके असेल. संभाव्य ऊर्जेसाठी, सूत्र खालील योजनेनुसार निर्धारित केले जाते:

A=Fs=Ft*h=mgh, किंवा Ep=mgh,

जेथे Ep शरीराची संभाव्य ऊर्जा आहे,
मी शरीराचे वजन,
h ही शरीराची जमिनीपासून उंची आहे,
g फ्री फॉलचा प्रवेग.

शिवाय, केवळ पृथ्वीच्या पृष्ठभागावरच नव्हे, तर केलेल्या प्रयोगांच्या आणि मोजमापांच्या परिस्थितीनुसार, आपल्यासाठी सोयीस्कर कोणतीही स्थिती शरीराची शून्य स्थिती म्हणून घेतली जाऊ शकते. हे मजला, टेबल इत्यादीची पृष्ठभाग असू शकते.

गतिज ऊर्जा

जेव्हा एखादे शरीर शक्तीच्या प्रभावाखाली फिरते तेव्हा ते केवळ करू शकत नाही तर काही कार्य देखील करते. भौतिकशास्त्रात, गतिज ऊर्जा ही शरीराच्या हालचालीमुळे असलेली ऊर्जा असते. जेव्हा शरीर हालचाल करते तेव्हा ते ऊर्जा खर्च करते आणि कार्य करते. गतीज उर्जेसाठी सूत्र खालीलप्रमाणे मोजले जाते:

A = Fs = mas = m * v / t * vt / 2 = (mv^2) / 2, किंवा Eк = (mv^2) / 2,

जिथे एक ही शरीराची गतिज ऊर्जा आहे,
मी शरीराचे वजन,
v शरीराची गती.

सूत्रावरून हे स्पष्ट होते की शरीराचे वस्तुमान आणि वेग जितका जास्त तितकी त्याची गतिज ऊर्जा जास्त असते.

प्रत्येक शरीरात एकतर गतिज किंवा संभाव्य ऊर्जा असते, किंवा दोन्ही एकाच वेळी असतात, उदाहरणार्थ, उडणारे विमान.

व्याख्या

शरीराची गतिज ऊर्जाजेव्हा शरीर सुरुवातीच्या गतीपासून शून्याच्या बरोबरीच्या गतीपर्यंत कमी होते तेव्हा शरीराद्वारे केलेले कार्य वापरून निर्धारित केले जाते.

शरीराची गतीज ऊर्जा- शरीराच्या यांत्रिक हालचालीचे मोजमाप. हे शरीराच्या सापेक्ष गतीवर अवलंबून असते.

गतीज उर्जेसाठी खालील पदनाम आढळतात: E k, W k, T.

शरीरावर केलेले कार्य (A") त्याच्या गतिज उर्जेतील बदलाशी संबंधित असू शकते:

भौतिक बिंदू आणि शरीराची गतिज ऊर्जा

भौतिक बिंदूची गतीज उर्जा समान असते:

जेथे m हे भौतिक बिंदूचे वस्तुमान आहे, p हा भौतिक बिंदूचा संवेग आहे, v हा त्याच्या हालचालीचा वेग आहे. गतिज ऊर्जा हे एक स्केलर भौतिक प्रमाण आहे.

जर एखादे शरीर भौतिक बिंदू म्हणून घेतले जाऊ शकत नसेल, तर त्याची गतीज ऊर्जा अभ्यासाधीन शरीर बनवणाऱ्या सर्व भौतिक बिंदूंच्या गतीज उर्जेच्या बेरीज म्हणून मोजली जाते:

जिथे dm हा शरीराचा एक प्राथमिक विभाग आहे, जो भौतिक बिंदू मानला जाऊ शकतो, dV हा शरीराच्या निवडलेल्या प्राथमिक विभागाचा खंड आहे, v हा विचाराधीन घटकाच्या हालचालीचा वेग आहे, विभागाची घनता आहे, m हे विचाराधीन संपूर्ण शरीराचे वस्तुमान आहे, V हे शरीराचे आकारमान आहे.

जर एखादे शरीर (भौतिक बिंदू व्यतिरिक्त) अनुवादितपणे हलते, तर त्याची गतीज ऊर्जा सूत्र (2) वापरून मोजली जाऊ शकते, ज्यामध्ये सर्व पॅरामीटर्स संपूर्ण शरीराशी संबंधित असतात.

जेव्हा एखादे शरीर एका स्थिर अक्षाभोवती फिरते तेव्हा त्याची गतीज उर्जा सूत्र वापरून मोजली जाऊ शकते:

जेथे J हा परिभ्रमणाच्या अक्षाच्या सापेक्ष शरीराच्या जडत्वाचा क्षण आहे, शरीराच्या रोटेशनच्या कोनीय वेगाचा मापांक आहे, r हे शरीराच्या प्राथमिक भागापासून रोटेशनच्या अक्षापर्यंतचे अंतर आहे, L आहे ज्या अक्षाभोवती रोटेशन होते त्या अक्षावर फिरणाऱ्या शरीराच्या कोनीय संवेगाचे प्रक्षेपण.

जर एखादे कठोर शरीर एका निश्चित बिंदूच्या सापेक्ष फिरत असेल (उदाहरणार्थ, बिंदू O), तर त्याची गतिज ऊर्जा खालीलप्रमाणे आढळते:

O बिंदूच्या सापेक्ष प्रश्नातील शरीराचा कोनीय संवेग कोठे आहे.

गतीज ऊर्जेची एकके

SI प्रणालीमध्ये गतीज उर्जेचे (तसेच इतर कोणत्याही प्रकारची उर्जा) मोजण्याचे मूलभूत एकक आहे:

जे (जौल),

GHS प्रणालीमध्ये –= erg.

या प्रकरणात: 1 J = 10 7 erg.

कोनिगचे प्रमेय

सर्वात सामान्य बाबतीत, गतीज उर्जेची गणना करताना, कोएनिगचे प्रमेय वापरले जाते. त्यानुसार, भौतिक बिंदूंच्या संचाची गतिज ऊर्जा ही प्रणालीच्या वस्तुमान (v c) केंद्राच्या गतीसह आणि प्रणालीच्या गतिज ऊर्जा (E" k) च्या गतीसह प्रणालीच्या अनुवादात्मक हालचालीच्या गतिज उर्जेची बेरीज आहे. संदर्भ प्रणालीच्या अनुवादाच्या हालचाली दरम्यान, संदर्भ प्रणालीचे मूळ गणितीयदृष्ट्या, हे प्रमेय असे लिहिले जाऊ शकते:

भौतिक बिंदूंच्या प्रणालीचे एकूण वस्तुमान कुठे आहे.

तर, जर आपण घन शरीराचा विचार केला तर त्याची गतीज उर्जा खालीलप्रमाणे दर्शविली जाऊ शकते:

जेथे J c हा वस्तुमानाच्या केंद्रातून जाणाऱ्या रोटेशनच्या अक्षाशी संबंधित शरीराच्या जडत्वाचा क्षण आहे. विशेषतः, समतल गती J c = const मध्ये, अक्ष (याला तात्काळ म्हणतात) शरीरात फिरतो, नंतर जडत्वाचा क्षण वेळेनुसार बदलतो.

समस्या सोडवण्याची उदाहरणे

उदाहरण

व्यायाम करा.अभ्यासाधीन शरीराच्या गतीज ऊर्जेतील बदल आलेखाने (चित्र 1) दिल्यास, बल परस्परसंवादाच्या वेळी, t=3 s (काळाच्या सुरुवातीपासून) शरीरावर कोणते कार्य केले जाते?

उपाय.व्याख्येनुसार, गतीज ऊर्जेतील बदल हा शरीरावर शक्तीच्या परस्परसंवादाच्या वेळी केलेल्या कामाच्या (A') सारखा असतो, म्हणजेच आपण असे लिहू शकतो:

आकृती 1 मध्ये दर्शविलेल्या आलेखाचे परीक्षण करताना, आपण पाहतो की t=3 s दरम्यान शरीराची गतिज ऊर्जा 4 J ते 2 J पर्यंत बदलते, म्हणून:

उत्तर द्या. A"=-2 जे.

उदाहरण

व्यायाम करा.एक भौतिक बिंदू एका वर्तुळात फिरतो ज्याची त्रिज्या R सारखी असते. कणाची गतिज ऊर्जा सूत्रानुसार त्याद्वारे प्रवास केलेल्या मार्गाच्या विशालतेशी संबंधित असते: . कोणते समीकरण बिंदू आणि मार्ग s वर क्रिया करणाऱ्या बल (F) शी संबंधित आहे?

भौतिकशास्त्र आणि यांत्रिकीमधील एक प्रमाण जे शरीराची स्थिती किंवा शरीराच्या संपूर्ण प्रणालीचे परस्परसंवाद आणि गती दर्शवते त्याला ऊर्जा म्हणतात.

यांत्रिक ऊर्जेचे प्रकार

यांत्रिकीमध्ये, ऊर्जा दोन प्रकारची असते:

• गतिज. हा शब्द कोणत्याही शरीराच्या यांत्रिक उर्जेचा संदर्भ देते जे हलते. पूर्ण थांबण्यासाठी ब्रेक लावताना शरीर जे काम करू शकते त्यावरून त्याचे मोजमाप केले जाते.
• संभाव्य. ही शरीराच्या संपूर्ण प्रणालीची एकत्रित यांत्रिक ऊर्जा आहे, जी त्यांचे स्थान आणि परस्परसंवाद शक्तींच्या स्वरूपाद्वारे निर्धारित केली जाते.

त्यानुसार, यांत्रिक ऊर्जा कशी शोधायची या प्रश्नाचे उत्तर सैद्धांतिकदृष्ट्या खूप सोपे आहे. हे आवश्यक आहे: प्रथम गतिज उर्जेची गणना करा, नंतर संभाव्य उर्जा आणि प्राप्त परिणामांचा सारांश द्या. यांत्रिक ऊर्जा, जी एकमेकांशी शरीराची परस्परसंवाद दर्शवते, हे सापेक्ष स्थिती आणि गतीचे कार्य आहे.

गतिज ऊर्जा

यांत्रिक प्रणालीमध्ये गतिज ऊर्जा असते, जी त्याचे विविध बिंदू कोणत्या गतीने हलते यावर अवलंबून असते, ती भाषांतरात्मक किंवा रोटेशनल प्रकारची असू शकते. SI युनिट जौल (J) ऊर्जा मोजण्यासाठी वापरला जातो.

ऊर्जा कशी शोधायची ते पाहू. गतीज ऊर्जा सूत्र:

• उदा = mv /2,

• Ek ही गतिज ऊर्जा आहे जी जौल्समध्ये मोजली जाते;
• मी - शरीराचे वजन (किलोग्राम);
• v - गती (मीटर/सेकंद).

कठोर शरीरासाठी गतीज ऊर्जा कशी शोधायची हे निर्धारित करण्यासाठी, अनुवादात्मक आणि घूर्णन गतीच्या गतिज उर्जेची बेरीज काढा.

एका विशिष्ट वेगाने फिरणाऱ्या शरीराची गतिज उर्जा, अशा प्रकारे मोजली जाते, ती गती देण्यासाठी शरीरावर विश्रांतीच्या वेळी कार्य करणाऱ्या शक्तीने केले पाहिजे असे कार्य प्रदर्शित करते.

संभाव्य ऊर्जा

संभाव्य उर्जा कशी शोधावी हे शोधण्यासाठी, आपण सूत्र लागू केले पाहिजे:

• Ep = mgh,

• Ep ज्युल्समध्ये मोजली जाणारी संभाव्य ऊर्जा आहे;
• g म्हणजे गुरुत्वाकर्षणाचा प्रवेग (चौरस मीटर);
• मी - शरीराचे वजन (किलोग्राम);
• h ही शरीराच्या वस्तुमानाच्या केंद्राची अनियंत्रित पातळी (मीटर) वरील उंची आहे.

संभाव्य उर्जा ही दोन किंवा अधिक शरीरे, तसेच शरीर आणि कोणत्याही क्षेत्राच्या परस्पर प्रभावाद्वारे दर्शविली जात असल्याने, कोणतीही भौतिक प्रणाली अशी स्थिती शोधण्याचा प्रयत्न करते ज्यामध्ये संभाव्य उर्जा कमीत कमी आणि आदर्शपणे शून्य असेल. संभाव्य ऊर्जा. हे लक्षात ठेवले पाहिजे की गतिज उर्जा गतीद्वारे दर्शविली जाते आणि संभाव्य ऊर्जा शरीराच्या सापेक्ष स्थितीद्वारे दर्शविली जाते.

आता तुम्हाला भौतिकशास्त्राची सूत्रे वापरून ऊर्जा आणि त्याचे मूल्य कसे शोधायचे याबद्दल सर्व काही माहित आहे.

इतर

उर्जा कशी मिळवायची एखाद्या व्यक्तीला बऱ्याचदा थकवा जाणवतो आणि विश्रांती मदत करत नाही - याचा अर्थ असा आहे की त्याच्या…

संप्रेषण करताना, एखादी व्यक्ती इतरांशी उर्जेची देवाणघेवाण करते. तथापि, कधीकधी संभाषणानंतर तुम्हाला थकवा, उदासीन,...

आपल्यापैकी अनेकांना पाळीव प्राणी आहेत, जसे की कुत्रा. आमचा लेख कुत्र्याला शांत कसे करावे हे सांगेल जर कुत्रा…

बिंदू किंवा शरीर किती वेगाने हलते हे गती होय. हे वेक्टर प्रमाण आहे आणि निर्दिष्ट करण्यासाठी...

गणिताचे प्रश्न सोडवताना अभिसरणाचा वेग कसा शोधायचा? "कसे…

आधुनिक जगात, दररोज आपण रस्त्यावर असंख्य इंजिनांचा आवाज ऐकतो, परंतु आपण त्याच्या महत्त्वाचा विचार देखील करत नाही ...

रशियन भाषा पॉलिसेमेंटिक शब्दांनी समृद्ध आहे. अशा शब्दांचा अर्थ ते कोणत्या संदर्भात वापरला जातो यावर अवलंबून असतो. यापैकी एक...

ऊर्जा कशी मोजली जाते हे शोधण्यासाठी, तुम्हाला या संकल्पनेचा अर्थ काय आहे हे समजून घेणे आवश्यक आहे.…

"काम" या संकल्पनेचे अनेक अर्थ आहेत. सर्व प्रथम, या शब्दाचा अर्थ यांत्रिक कार्य आहे ...

खरं तर, निसर्गात असलेली प्रत्येक गोष्ट आणि आपल्या सभोवतालची प्रत्येक गोष्ट ऊर्जा आहे. आपण माणसे स्वतः उर्जेचे बंडल आहोत. तथापि, चला ...

अशा अनेक पूरक व्याख्या आहेत ज्या “गतिज ऊर्जा” या संकल्पनेचा अर्थ स्पष्ट करतात. गतिज…

कार्यक्षमता घटक (कार्यक्षमता) ही एक संज्ञा आहे जी कदाचित प्रत्येक प्रणाली आणि उपकरणावर लागू केली जाऊ शकते. अगदी...

शक्ती ही एक भौतिक मात्रा आहे, सामान्यत: संपूर्ण प्रणालीच्या उर्जेच्या बदलाच्या दराप्रमाणे. आपण बोललो तर...

19 व्या शतकापासून, मानवासाठी संभाव्य ऊर्जा किंवा क्षमता काय आहे या समस्येचे निराकरण झाले आहे. स्कॉटिश भौतिकशास्त्रज्ञ आणि अभियंता...

भौतिकशास्त्रात प्रवेग म्हणजे काय ते जवळून पाहूया? वेळेच्या प्रति युनिट अतिरिक्त गतीचा हा संदेश आहे.…

आपल्या सभोवतालचे जग सतत गतिमान असते. कोणतीही शरीर (वस्तू) काही विशिष्ट कार्य करण्यास सक्षम असते, जरी ती विश्रांतीवर असली तरीही. परंतु कोणतीही प्रक्रिया पूर्ण करण्यासाठी ती आवश्यक असते काही प्रयत्न करा, कधीकधी लक्षणीय.

ग्रीकमधून भाषांतरित, या शब्दाचा अर्थ "क्रियाकलाप", "शक्ती", "शक्ती" आहे. पृथ्वीवरील आणि आपल्या ग्रहाबाहेरील सर्व प्रक्रिया आजूबाजूच्या वस्तू, शरीरे, वस्तू या शक्तीमुळे घडतात.

विविध प्रकारांमध्ये, या शक्तीचे अनेक मुख्य प्रकार आहेत, जे प्रामुख्याने त्यांच्या स्त्रोतांमध्ये भिन्न आहेत:

• यांत्रिक - हा प्रकार उभ्या, क्षैतिज किंवा इतर विमानात फिरणाऱ्या शरीरांसाठी वैशिष्ट्यपूर्ण आहे;
• थर्मल - परिणामी प्रकाशीत अव्यवस्थित रेणूपदार्थांमध्ये;
• - कंडक्टर आणि सेमीकंडक्टरमध्ये चार्ज केलेल्या कणांची हालचाल या प्रकारचा स्त्रोत आहे;
• प्रकाश - त्याचा वाहक म्हणजे प्रकाशाचे कण - फोटॉन;
• परमाणु - जड घटकांच्या अणूंच्या केंद्रकांच्या उत्स्फूर्त साखळी विखंडनाच्या परिणामी उद्भवते.

हा लेख वस्तूंची यांत्रिक शक्ती काय आहे, त्यात काय समाविष्ट आहे, ते कशावर अवलंबून आहे आणि विविध प्रक्रियांदरम्यान त्याचे रूपांतर कसे होते याबद्दल चर्चा करेल.

या प्रकाराबद्दल धन्यवाद, वस्तू आणि शरीरे हालचाल किंवा विश्रांतीमध्ये असू शकतात. अशा क्रियाकलापांची शक्यता उपस्थितीद्वारे स्पष्ट केलेदोन मुख्य घटक:

• गतिज (एक);
• संभाव्य (Ep).

ही गतिज आणि संभाव्य उर्जेची बेरीज आहे जी संपूर्ण प्रणालीचे एकूण संख्यात्मक निर्देशक निर्धारित करते. आता त्या प्रत्येकाची गणना करण्यासाठी कोणती सूत्रे वापरली जातात आणि ऊर्जा कशी मोजली जाते याबद्दल बोलूया.

ऊर्जेची गणना कशी करावी

गतीज ऊर्जा हे कोणत्याही प्रणालीचे वैशिष्ट्य आहे गतिमान आहे. पण गतिज ऊर्जा कशी शोधायची?

हे करणे अवघड नाही, कारण गतीज ऊर्जेसाठी गणना सूत्र अगदी सोपे आहे:

विशिष्ट मूल्य दोन मुख्य पॅरामीटर्सद्वारे निर्धारित केले जाते: शरीराच्या हालचालीची गती (V) आणि त्याचे वस्तुमान (m). वैशिष्ट्ये जितकी जास्त असतील तितके वर्णन केलेल्या घटनेचे महत्त्व अधिक आहे.

पण जर वस्तू हलत नसेल (म्हणजे v = 0), तर गतिज ऊर्जा शून्य असते.

संभाव्य ऊर्जा – हे एक वैशिष्ट्य आहे जे अवलंबून असते संस्थांचे स्थान आणि समन्वय.

कोणतेही शरीर गुरुत्वाकर्षण आणि लवचिक शक्तींच्या अधीन असते. वस्तूंचा एकमेकांशी होणारा हा संवाद सर्वत्र दिसून येतो, त्यामुळे शरीरे सतत गतिमान असतात आणि त्यांचे समन्वय बदलतात.

हे स्थापित केले गेले आहे की एखादी वस्तू पृथ्वीच्या पृष्ठभागापासून जितकी उंच असेल तितके त्याचे वस्तुमान जास्त असेल, त्याचे सूचक जास्त असेल. त्याचा आकार आहे.

अशा प्रकारे, संभाव्य ऊर्जा वस्तुमान (m), उंची (h) वर अवलंबून असते. g चे मूल्य गुरुत्वाकर्षणाचे प्रवेग आहे, 9.81 m/sec2 च्या बरोबरीचे आहे. त्याचे परिमाणवाचक मूल्य मोजण्याचे कार्य असे दिसते:

एसआय प्रणालीमध्ये या भौतिक प्रमाणाचे मोजमाप एकक आहे जूल (1 जे). 1 न्यूटनचे बल लागू करताना शरीराला 1 मीटर हलविण्यासाठी किती बल आवश्यक आहे ते हेच आहे.

महत्वाचे! 1889 मध्ये झालेल्या इंटरनॅशनल काँग्रेस ऑफ इलेक्ट्रिशियनमध्ये मोजमापाचे एकक म्हणून जूल मंजूर करण्यात आले. या वेळेपर्यंत, मोजमापाचे मानक ब्रिटिश थर्मल युनिट बीटीयू होते, जे सध्या हीटिंग इंस्टॉलेशन्सची शक्ती निर्धारित करण्यासाठी वापरले जाते.

संरक्षण आणि रूपांतरणाची मूलतत्त्वे

भौतिकशास्त्राच्या मूलभूत गोष्टींवरून हे ज्ञात आहे की कोणत्याही वस्तूचे एकूण बल, त्याच्या वास्तव्याची वेळ आणि स्थान विचारात न घेता, नेहमीच एक स्थिर मूल्य असते (Ep) आणि (Ek) बदललेले असतात;

संभाव्य ऊर्जेचे गतिज उर्जेमध्ये रूपांतरआणि त्याउलट काही विशिष्ट परिस्थितीत उद्भवते.

उदाहरणार्थ, एखादी वस्तू हालचाल करत नसेल, तर तिची गतिज ऊर्जा शून्य असेल तर त्याच्या अवस्थेत फक्त एक संभाव्य घटक असेल.

याउलट, एखाद्या वस्तूची संभाव्य ऊर्जा काय असते, उदाहरणार्थ, जेव्हा ती पृष्ठभागावर असते (h=0)? अर्थात, ते शून्य आहे आणि शरीराच्या E मध्ये फक्त त्याचा घटक Ek असेल.

पण संभाव्य ऊर्जा आहे चालक शक्ती. सिस्टीम काही उंचीवर आली की मग कायत्याची Ep ताबडतोब वाढण्यास सुरवात होईल, आणि Ek त्याच प्रमाणात कमी होईल. हा नमुना वरील सूत्र (1) आणि (2) मध्ये दृश्यमान आहे.

स्पष्टतेसाठी, दगड किंवा बॉल फेकल्याचे उदाहरण देऊ. फ्लाइट दरम्यान, त्यांच्यापैकी प्रत्येकामध्ये क्षमता आणि गतिज घटक दोन्ही असतात. जर एक वाढला, तर दुसरा त्याच प्रमाणात कमी होतो.

जोपर्यंत 'एक' या हालचाली घटकाचा राखीव आणि ताकद पुरेसा आहे तोपर्यंतच वस्तूंचे ऊर्ध्वगामी उड्डाण चालू असते. ती संपताच पतन सुरू होते.

परंतु सर्वोच्च बिंदूवर वस्तूंची संभाव्य ऊर्जा काय आहे याचा अंदाज लावणे कठीण नाही, ते जास्तीत जास्त आहे.

जेव्हा ते पडतात तेव्हा उलट घडते. जमिनीला स्पर्श करताना गतीज ऊर्जेची पातळी कमाल असते.

या कायद्याचा प्रभाव केवळ सामान्य जीवनातच नाही तर वैज्ञानिक सिद्धांतांमध्येही दिसून येतो. त्यापैकी एकाबद्दल थोडक्यात.

आदर्श वायूच्या असंख्य कणांमध्ये परस्परसंवाद नसल्यामुळे, रेणूंच्या वर्णन केलेल्या घटनेचा संभाव्य घटक सतत शून्य. याचा अर्थ असा की आदर्श वायू कणांचे संपूर्ण अंतर्गत बल सरासरी गतिज बल म्हणून परिभाषित केले जाते आणि वरील सूत्र (1) वापरून मोजले जाते.

लक्ष द्या!आजकाल, डेस्कवर आपण "लोलक" नावाची स्मरणिका पाहू शकता. हे डिव्हाइस रूपांतरण प्रक्रिया उत्तम प्रकारे प्रदर्शित करते. जर सर्वात बाहेरचा चेंडू बाजूला हलविला गेला आणि नंतर सोडला गेला, तर टक्कर झाल्यानंतर तो त्याच्या उर्जेचा चार्ज पुढील चेंडूवर हस्तांतरित करतो आणि तो त्याच्या शेजाऱ्याकडे.

भौतिकशास्त्रातील ऊर्जेचे प्रकार

गतिज आणि संभाव्य ऊर्जा, सूत्रे

निष्कर्ष

शास्त्रज्ञांनी बर्याच काळापासून प्रश्नाचे उत्तर दिले आहे, उदाहरणार्थ, गतिज ऊर्जा कशी शोधायची. आधीच 19 व्या शतकाच्या मध्यभागी. इंग्लिश मेकॅनिक विल्यम थॉमसन यांनी त्यांच्या प्रयोगांमध्ये “कायनेटिक” ही व्याख्या वापरली. परंतु आधुनिक जीवनाने आपल्याला एका प्रजातीचे दुसऱ्या प्रजातीत रूपांतर करण्यासाठी सखोल संशोधन करण्यास भाग पाडले आहे.

जौल (जे) हे इंटरनॅशनल सिस्टीम ऑफ युनिट्स (SI) मधील मोजमापाचे सर्वात महत्वाचे एकक आहे. जूल काम, ऊर्जा आणि उष्णता मोजतात. ज्युल्समध्ये अंतिम निकाल सादर करण्यासाठी, एसआय युनिट्ससह कार्य करा. जर समस्येमध्ये मोजमापाची इतर एकके दिली गेली असतील, तर त्यांना इंटरनॅशनल सिस्टम ऑफ युनिट्समधून युनिट्समध्ये रूपांतरित करा.

पायऱ्या

कामाची गणना (J)

भौतिकशास्त्रातील कामाची संकल्पना.जर तुम्ही पेटी हलवली तर तुम्ही काम कराल. जर तुम्ही पेटी उचलली तर तुम्ही काम कराल. काम पूर्ण करण्यासाठी, दोन अटी पूर्ण केल्या पाहिजेत:

• आपण एक स्थिर शक्ती लागू.
• लागू केलेल्या शक्तीच्या कृती अंतर्गत, शरीर शक्तीच्या दिशेने फिरते.

1. कामाची गणना करा.हे करण्यासाठी, शक्ती आणि अंतर (ज्याद्वारे शरीर हलले) गुणाकार करा. SI मध्ये, बल न्यूटनमध्ये आणि अंतर मीटरमध्ये मोजले जाते. तुम्ही या युनिट्सचा वापर केल्यास, केलेले काम जूलमध्ये मोजले जाईल.

   शरीराचे वस्तुमान शोधा.शरीराची हालचाल करण्यासाठी लागू केलेल्या शक्तीची गणना करणे आवश्यक आहे. एका उदाहरणाचा विचार करा: 10 किलो वजनाची बारबेल (मजल्यापासून छातीपर्यंत) उचलताना ॲथलीटने केलेल्या कामाची गणना करा.

   • समस्येमध्ये मोजमापाची मानक नसलेली एकके असल्यास, त्यांना एसआय युनिट्समध्ये रूपांतरित करा.

2. शक्तीची गणना करा.बल = वस्तुमान x प्रवेग. आमच्या उदाहरणात, आम्ही गुरुत्वाकर्षणाचे प्रवेग लक्षात घेतो, जे 9.8 m/s 2 च्या बरोबरीचे आहे. बारबेलला वरच्या दिशेने नेण्यासाठी लागणारे बल 10 (kg) x 9.8 (m/s2) = 98 kg∙m/s2 = 98 N आहे.

   • जर शरीर क्षैतिज विमानात फिरत असेल तर, गुरुत्वाकर्षणामुळे होणारा प्रवेग विचारात घेऊ नका. समस्येमुळे तुम्हाला घर्षणावर मात करण्यासाठी आवश्यक असलेल्या शक्तीची गणना करण्याची आवश्यकता असू शकते. जर समस्येतील प्रवेग दिलेला असेल, तर शरीराच्या दिलेल्या वस्तुमानाने ते फक्त गुणाकार करा.

3. प्रवास केलेले अंतर मोजा.आमच्या उदाहरणासाठी, बारबेल 1.5 मीटर उंचीवर वाढले आहे असे समजा (जर समस्येचे मोजमाप नॉन-स्टँडर्ड युनिट्स असतील तर त्यांना एसआय युनिट्समध्ये रूपांतरित करा.)

   अंतराने बल गुणाकार. 10 किलो वजनाच्या बारबेलला 1.5 मीटर उंचीवर उचलण्यासाठी, ऍथलीट 98 x 1.5 = 147 जे समान कार्य करेल.

   जेव्हा शक्ती एका कोनात निर्देशित केली जाते तेव्हा केलेल्या कामाची गणना करा.मागील उदाहरण अगदी सोपे होते: शक्ती आणि शरीराच्या हालचालींचे दिशानिर्देश जुळले. परंतु काही प्रकरणांमध्ये शक्ती हालचालीच्या दिशेने एका कोनात निर्देशित केली जाते. एका उदाहरणाचा विचार करा: 30º च्या आडव्यापासून विचलन असलेल्या दोरीचा वापर करून 25 मीटर अंतरावर स्लेज ओढणाऱ्या मुलाने केलेल्या कामाची गणना करा. या प्रकरणात, कार्य = बल x कोसाइन (θ) x अंतर. कोन θ हा बलाची दिशा आणि हालचालीची दिशा यांच्यातील कोन आहे.

   लागू केलेले एकूण बल शोधा.आमच्या उदाहरणात, असे म्हणूया की मूल 10 N चे बल लागू करते.

   • जर समस्या असे म्हणते की बल वरच्या दिशेने किंवा उजवीकडे/डावीकडे निर्देशित केले आहे किंवा त्याची दिशा शरीराच्या हालचालीच्या दिशेशी एकरूप आहे, तर कार्याची गणना करण्यासाठी, फक्त बल आणि अंतराचा गुणाकार करा.

4. संबंधित शक्तीची गणना करा.आमच्या उदाहरणात, एकूण शक्तीपैकी फक्त काही शक्ती स्लेज पुढे खेचते. दोरी वरच्या दिशेने (आडव्या कोनात) दर्शवत असल्याने, एकूण शक्तीचा दुसरा भाग स्लेज उचलण्याचा प्रयत्न करतो. म्हणून, ज्याची दिशा हालचालीच्या दिशेशी जुळते त्या बलाची गणना करा.

   • आमच्या उदाहरणात, कोन θ (जमीन आणि दोरी यांच्यामधील) 30º आहे.
   • cosθ = cos30º = (√3)/2 = 0.866. कॅल्क्युलेटर वापरून हे मूल्य शोधा; कॅल्क्युलेटरमधील कोन युनिट अंशांवर सेट करा.
   • एकूण बल cosθ ने गुणा. आमच्या उदाहरणात: 10 x 0.866 = 8.66 N हे एक बल आहे ज्याची दिशा हालचालीच्या दिशेशी एकरूप आहे.

5. कामाची गणना करण्यासाठी संबंधित शक्तीचा अंतराने गुणाकार करा.आमच्या उदाहरणात: 8.66 (N) x 20 (m) = 173.2 J.

   दिलेल्या शक्ती (W) पासून ऊर्जेची गणना (J)

   गतीज ऊर्जेची गणना (J)

   1. गतिज ऊर्जा ही गतीची ऊर्जा आहे.हे जूल (जे) मध्ये व्यक्त केले जाऊ शकते.

      • गतिज ऊर्जा ही स्थिर शरीराला एका विशिष्ट वेगाने गती देण्यासाठी केलेल्या कामाच्या समतुल्य आहे. एका विशिष्ट गतीपर्यंत पोहोचल्यानंतर, शरीराची गतिज ऊर्जा उष्णतेमध्ये (घर्षणातून), गुरुत्वाकर्षण संभाव्य ऊर्जा (गुरुत्वाकर्षणाच्या विरूद्ध फिरताना) किंवा इतर प्रकारच्या उर्जेमध्ये रूपांतरित होईपर्यंत स्थिर राहते.

   2. शरीराचे वस्तुमान शोधा.उदाहरणार्थ, सायकल आणि सायकलस्वार यांच्या गतीज उर्जेची गणना करा. सायकलस्वाराचे वस्तुमान 50 किलो आहे, आणि सायकलचे वस्तुमान 20 किलो आहे, म्हणजेच शरीराचे एकूण वस्तुमान 70 किलो आहे (सायकल आणि सायकलस्वार यांचा एकच शरीर म्हणून विचार करा, कारण ते एकाच ठिकाणी फिरतील. दिशा आणि त्याच वेगाने).

      गतीची गणना करा.समस्येमध्ये गती दिली असल्यास, पुढील चरणावर जा; अन्यथा, खालीलपैकी एक पद्धत वापरून त्याची गणना करा. लक्षात घ्या की येथे वेगाची दिशा दुर्लक्षित केली जाऊ शकते; शिवाय, समजा की सायकलस्वार काटेकोरपणे सरळ रेषेत चालत आहे.

      • जर सायकलस्वार स्थिर वेगाने प्रवास करत असेल (प्रवेग नाही), तर प्रवास केलेले अंतर (m) मोजा आणि ते अंतर कापण्यासाठी घेतलेल्या वेळेने भागा. हे तुम्हाला सरासरी गती देईल.
      • जर सायकलस्वाराने प्रवेग वाढवला, आणि प्रवेग मूल्य आणि हालचालीची दिशा बदलली नाही, तर दिलेल्या वेळी t ची गती सूत्रानुसार मोजली जाते: प्रवेग x t + प्रारंभिक गती. वेळ सेकंदात, गती m/s मध्ये, प्रवेग m/s 2 मध्ये मोजला जातो.

   3. फॉर्म्युलामध्ये मूल्ये बदला.गतिज ऊर्जा = (1/2)mv 2, जेथे m वस्तुमान आहे, v वेग आहे. उदाहरणार्थ, जर सायकलस्वाराचा वेग १५ मी/सेकंद असेल, तर त्याची गतिज ऊर्जा K = (१/२)(७० किलो)(१५ मी/से) २ = (१/२)(७० किलो)(१५ मी. /s)( 15 मी/से) = 7875 kg∙m 2 /s 2 = 7875 N∙m = 7875 J

   उष्णतेच्या प्रमाणाची गणना (J)

   गरम झालेल्या शरीराचे वस्तुमान शोधा.हे करण्यासाठी, शिल्लक किंवा स्प्रिंग स्केल वापरा. जर शरीर द्रव असेल तर, प्रथम रिकाम्या कंटेनरचे वजन करा (ज्यामध्ये तुम्ही द्रव ओतता) त्याचे वस्तुमान शोधण्यासाठी. द्रवाचे वजन केल्यानंतर, द्रवाचे वस्तुमान शोधण्यासाठी रिकाम्या कंटेनरचे वस्तुमान परिणामी मूल्यातून वजा करा. उदाहरणार्थ, 500 ग्रॅम वस्तुमान असलेल्या पाण्याचा विचार करा.

   • परिणाम ज्युलमध्ये मोजण्यासाठी, वस्तुमान ग्रॅममध्ये मोजले जाणे आवश्यक आहे.

   1. शरीराची विशिष्ट उष्णता क्षमता शोधा.हे रसायनशास्त्र, भौतिकशास्त्र किंवा इंटरनेटवरील पाठ्यपुस्तकात आढळू शकते. पाण्याची विशिष्ट उष्णता क्षमता 4.19 J/g आहे.

      • तापमान आणि दाबानुसार विशिष्ट उष्णता क्षमता थोडीशी बदलते. उदाहरणार्थ, काही स्त्रोत पाण्याची विशिष्ट उष्णता क्षमता 4.18 J/g देतात (जसे भिन्न स्त्रोत "संदर्भ तापमान" साठी भिन्न मूल्ये निवडतात).
      • तापमान केल्विन किंवा सेल्सिअसमध्ये मोजले जाऊ शकते (दोन तापमानांमधील फरक समान असेल), परंतु फॅरेनहाइटमध्ये नाही.

   2. शरीराचे प्रारंभिक तापमान शोधा.जर शरीर द्रव असेल तर थर्मामीटर वापरा.

      शरीर गरम करा आणि त्याचे अंतिम तापमान शोधा.अशा प्रकारे, जेव्हा शरीर गरम होते तेव्हा शरीरात किती उष्णता हस्तांतरित होते हे आपण शोधू शकता.

      • जर तुम्हाला उष्णतेमध्ये रूपांतरित एकूण ऊर्जा शोधायची असेल, तर असे गृहीत धरा की शरीराचे प्रारंभिक तापमान निरपेक्ष शून्य (0 केल्विन किंवा -273.15 सेल्सिअस) आहे. हे सहसा लागू होत नाही.

   3. शरीराच्या तापमानातील बदल शोधण्यासाठी अंतिम तापमानापासून सुरुवातीचे शरीराचे तापमान वजा करा.उदाहरणार्थ, पाणी 15 अंश सेल्सिअस ते 35 अंश सेल्सिअस पर्यंत गरम केले जाते, म्हणजेच पाण्याच्या तापमानात बदल 20 अंश सेल्सिअस इतका असतो.

   4. शरीराचे वस्तुमान, त्याची विशिष्ट उष्णता क्षमता आणि शरीराच्या तापमानातील बदल यांचा गुणाकार करा.सूत्र: H = mcΔT, जेथे ΔT तापमानातील बदल आहे. आमच्या उदाहरणात: 500 x 4.19 x 20 = 41,900 J

      • उष्णतेचे प्रमाण कधीकधी कॅलरी किंवा किलोकॅलरीमध्ये मोजले जाते. उष्मांक म्हणजे 1 ग्रॅम पाण्याचे तापमान 1 अंश सेल्सिअसने वाढवण्यासाठी लागणारे उष्णतेचे प्रमाण; किलोकॅलरी म्हणजे 1 किलो पाण्याचे तापमान 1 अंश सेल्सिअसने वाढवण्यासाठी लागणारे उष्णतेचे प्रमाण. वरील उदाहरणात, 500 ग्रॅम पाण्याचे तापमान 20 अंश सेल्सिअसने वाढवण्यासाठी 10,000 कॅलरीज किंवा 10 kcal आवश्यक आहेत.