Erklären Sie, wie es möglich ist, dass ein Ball zu diesem Zeitpunkt kinetische und potentielle Energie hat?

Antworten:

Es ist möglich.

Erläuterung:

Es gibt viele verschiedene Arten von Energie, über die wir sprechen können, aber in diesem speziellen Beispiel möchte ich Ihnen das Beispiel der mechanischen Energie nennen.

Nehmen potentielle Energie der Schwerkraft (PE), zum Beispiel. Diese Art von Energie ist die Energie eines Objekts aufgrund einer bestimmten Höhe in Bezug auf ein Referenzniveau wie auf einem Hügel oder Dach. Kinetische Energie KE ist die Energie, die dem Objekt aufgrund seiner Geschwindigkeit oder Bewegung zugeordnet wird, wie wenn Sie einen Ball werfen oder eine Kiste über einen Boden schieben. Die Formeln sind unten angegeben.

#color (weiß) (------) PE = mgh Farbe (weiß) (----) KE = 1 / 2mv ^ 2 #

Nehmen wir an, Sie sind auf einen Baum in Ihrem Garten geklettert und haben beschlossen, einige Eicheln auf die Leute zu werfen. Wir werden davon ausgehen, dass es keinen Luftwiderstand gibt (wir leben in einer Vakuumwelt) und wir denken daran, dass die gesamte mechanische Energie des Systems konstant ist

#---------------------#

#ulcolor (blau) "Sobald Sie die Eichel zum ersten Mal fallen lassen" #

  • In dem Moment, in dem Sie die Eichel fallen lassen, wird die anfängliche Geschwindigkeit angegeben # 0 m / s #. Was bedeutet das? Dies bedeutet, dass die Eichel momentan keinen KE hat, da sie keine Geschwindigkeit hat. Es hat jedoch eine gewisse Höhe in Bezug auf den Boden. Das heißt, es hat potentielle Energie. Die gesamte mechanische Energie beruht also nur auf PE und sonst nichts.

#Farbe weiß)(----)#

#ulcolor (orange) "Die Hälfte des Falls" #

  • Nehmen wir an, Sie haben die Eichel bereits fallen gelassen, um zu beobachten, was zur Mitte des Falls geschieht. Hier hat es immer noch eine gewisse Höhe, wenn auch eine geringere als oben auf dem Baum, und besitzt eine gewisse Geschwindigkeit. Sowohl PE als auch KE sind die Hälfte der gesamten mechanischen Energie der Eichel.

#Farbe weiß)(----)#

#ulcolor (magenta) "Moment vor dem Aufprall" #

  • Schließlich erreicht die Eichel kurz vor dem Aufprall ihre höchste Geschwindigkeit und ihre relative Höhe # "0 m" #. Das heißt, seine mechanische Energie ist an dieser Stelle alles nur auf den KE zurückzuführen und nichts anderes.

Antworten:

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Erläuterung:

Es gibt zahlreiche Situationen, aber ich werde das häufigste Beispiel erläutern.

Ein Junge hält einen Ball auf einem Gebäude der Höhe. Zu diesem Zeitpunkt besitzt der Ball eine potentielle Energie der Schwerkraft und keine kinetische Energie, da er stationär ist.

Er lässt den Ball das Gebäude runter. Während der Dauer des Sturzes wird die potentielle Energie des Balls in Schwerkraft in kinetische Energie umgewandelt.

  • Die Schwerkraftenergie ergibt sich aus Masse x Erdbeschleunigung x Ballhöhe relativ zum Boden.

Wenn also die Höhe des Balls über dem Boden abnimmt, wenn er herunterfällt, verliert er den GPE.

  • Aufgrund des Energieerhaltungssatzes bleibt die Gesamtenergie des Balls unverändert. Daher muss der Verlust in GPE in eine andere Energieform umgewandelt werden.

  • Die Kugel gewinnt kinetische Energie, wenn ihre Geschwindigkeit aufgrund der Erdbeschleunigung zunimmt. (Der Ball gewinnt durch die Luftreibung auch Wärmeenergie, sollte aber nicht zu groß sein.)

Während des gesamten Sturzes besitzt der Ball sowohl GPE als auch KE.

Wenn der Ball gerade auf dem Boden landet, besitzt er weder GPE noch Maximum KE.