Связь между работой, кинетической энергией и потенциальной энергией

Мы вывели два уравнения в классе.

  1. Работа, совершенная между двумя точками А , Б равна разнице между кинетической энергией в последней точке и кинетической энергией в первой точке.
  2. Работа, совершенная между двумя точками А , Б равна разности потенциальной энергии в первой точке и в последней точке.

Теперь дело в следующем: если у меня есть машина, движущаяся по улице с постоянной скоростью, и я использую некоторую работу, чтобы разогнать ее, то она движется с более высокой скоростью, поэтому кинетическая энергия изменится так, как мы сказали. Но потенциальная энергия осталась неизменной, поэтому мне стало интересно: когда эти два уравнения верны, а когда они неприменимы?

На самом деле потенциальная энергия автомобиля уменьшилась , но менее очевидным образом, чем вы, вероятно, привыкли. Я предполагаю, что вы до сих пор сталкивались с работой только в контексте ньютоновской механики и мало что узнали о термодинамике? Потенциальная энергия, которая уменьшилась в автомобиле, представляет собой энергию связи топлива. Топливо «сгорает», т.е. разрываются связи, а высвобождающаяся при этом энергия используется для совершения работы. Есть также потери на трение и т. д., но полная энергия сохраняется .
на самом деле, я хотел знать, когда оба уравнения применимы. Итак, спасибо, что вы все публикуете что-то, имеющее отношение к моему примеру, но это было просто для того, чтобы прояснить, что я не уверен, что оба уравнения всегда верны.
Я превратил свой комментарий в ответ с большим акцентом на действительность утверждений в вашем вопросе. Дайте мне знать, если вы все еще не уверены.

Ответы (2)

Оба ваших уравнения действительны, пока вы имеете дело с консервативными силами . Они — в значительной степени по определению — выражают сохранение механической энергии. Существуют и другие виды энергии, и в большинстве реальных ситуаций вам также необходимо принимать их во внимание. Полная энергия всегда сохраняется , и для консервативных сил в классической механике единственными релевантными типами энергии (теми, которые могут изменяться ) являются потенциальная и кинетическая энергия. Таким образом, их сумма сохраняется.

В случае с автомобилем силы не являются консервативными, и энергия теряется, например, за счет тепла от трения в двигателе. Потенциальная энергия, которая была уменьшена, представляет собой энергию химической связи топлива. Топливо «сгорает», т.е. разрываются связи, а высвобождающаяся при этом энергия используется для совершения работы. Однако не вся энергия используется с пользой, есть потери от нагрева системы (и эта тепловая энергия в основном уходит в окружающую среду). Есть также потери от трения колес и т. д., но полная энергия за вычетом потерь сохраняется.

Просто добавим, что 85% энергии, используемой для движения автомобиля, теряется из-за тепла/трения, т.е. всего около 15% энергии используется для ускорения автомобиля. Consumerenergycenter.org/transportation/consumer_tips/…

Это зависит от того, как вы определяете потенциальную энергию. Если гравитационная потенциальная энергия — это все, что вы принимаете во внимание, то может показаться, что автомобиль внезапно приобрел кинетическую энергию без потери потенциальной энергии, но на самом деле это бензин в автомобиле преобразуется из формы с более высокой потенциальной энергией в форму с более низкой потенциальной энергией. энергия и полученное тепло используются для совершения работы, что, в свою очередь, заставляет автомобиль двигаться быстрее и способствует увеличению его кинетической энергии.

Насколько мне известно, Потенциальная энергия + Кинетическая энергия + Потери = Постоянная, вероятно, будет действительна для всего, с чем вы сталкиваетесь в механике. Вы, вероятно, также охватите консервативные силы и то, как неконсервативные силы не гарантируют, что преобразования между потенциальной энергией и кинетической энергией будут иметь нулевые потери.

Связь между работой, кинетической энергией и потенциальной энергией
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v