Что такое энергия?

Работа и энергия являются единицами, которые тесно связаны друг с другом. В физике для 2-х объектов намечается проделанная работа из-за передачи энергии от первичного объекта ко второму объекту. Также энергия намечается из-за способности пытаться работать. Считается, что сила совершает работу, когда объект перемещается параллельно пути действия силы. Это деятельность, которая имеет силу и движение в направлении силы. Потенциал для совершения работы - это то, что есть энергия!

Работа сделана

Работа, совершаемая над телом, определяется как произведение величины силы, действующей на тело, и перемещения в направлении действия силы.

W = F.s

Here,

W = work done on an entity

F = Force on the entity

s = Displacement of the entity

Условные обозначения для выполненной работы:

• Положительная работа совершается, когда и сила, и перемещение имеют одинаковое направление.

Вт = F × с

• Совершенная работа отрицательна, когда сила действует в направлении, противоположном направлению перемещения.

W = - F × с

Угол между силой и перемещением равен 180°.

• Совершенная работа будет следующей, если сила и перемещение наклонены под углом менее 180°:

W= Fs cosθ

• Если сила и перемещение действуют под углом 90°, то работа равна нулю. Совершенная работа равна 0, если сила, действующая на тело, не вызывает смещения. Например, толкание стены.

При выполнении работы необходимо выполнение двух обстоятельств:

1. На объект должна действовать сила
2. Сущность должна быть перемещена

Work = Force x Displacement 

Unit of work done = Joule = Newton x meter. 1 Joule work is said to be done when 1 Newton force is applied on an entity, and it shows the dislocation by 1 meter.

Энергия

Способность выполнять работу определяется как Энергия. Его единица аналогична единице работы. СИ единица работы или энергии = Джоуль (Нм). Различные формы энергии: световая, тепловая, химическая, электрическая или механическая.

Механическая энергия представляет собой сумму:

1. Кинетическая энергия (КЭ)
2. Потенциальная энергия (ПЭ)

Кинетическая энергия

Движущиеся объекты обладают собственной энергией и способны совершать работу. Эта энергия называется кинетической энергией. KE объекта будет увеличиваться с его скоростью.

КЭ тела, движущегося с определенной скоростью = работа, затраченная на то, чтобы сформировать его с этой скоростью.

Чтобы ускорить объект, мы должны применить силу. Чтобы применить силу, мы хотели бы попробовать работать. Как только работа над объектом завершена, энергия передается, и объект движется с замещающей постоянной скоростью. Передаваемая энергия рассматривается как КЭ. Кинетическая энергия передается между объектами и, возможно, преобразуется в различные разновидности энергии. Йо-йо может быть хорошим примером, объясняющим трансформацию КЭ. Приступая к игре с ним, человек начинает с того, что держит его в руке, в настоящее время вся энергия удерживается внутри мяча в форме Потенциальной энергии. Как только человек бросает игрушку, энергия удержания преобразуется в КЭ, то есть в энергию движения. Как только мяч достигает жуткого дна игрушки, вся энергия регенерируется в КЭ. Поскольку он движется обратно в руку, вся энергия снова регенерируется в ПЭ, как только достигает руки.

Единицы кинетической энергии:

• Единицей СИ КЭ является Джоуль, который равен 1 кг.м ² .с ^-2 .
• Единицей СГС KE является эрг.

Вывод формулы:

Проделанная работа, W = F × s … (i)

Под действием силы скорость изменяется на v, а создаваемое ускорение есть отношение между v, u, a и s = v ² −u ² = 2as

…(ii)

F = при …(iii)

Подставляем (ii) и (iii) в (i), получаем

Вт = F × с

Если u = 0 (объект начинает с покоя)

В

Совершенная работа = изменение кинетической энергии

Тело с повышенной скоростью имеет большую КЭ при движении двух одинаковых тел.

Теорема о работе-энергии

Чистую работу, совершаемую движущимся телом, можно рассчитать, найдя изменение KE. Это теорема работы-энергии.

W _нетто = KE _{окончательное} – KE _{начальное}

⇒ W _нетто

Вывод теоремы о работе-энергии:

Работа «W», совершаемая результирующей силой на частице, способна изменяться в пределах механической энергии частицы (KE).

Давайте рассмотрим случай, когда результирующая сила F постоянна в каждом направлении и величине и параллельна скорости частицы. Частица движется с постоянным ускорением по прямой. Связь между ускорением и, следовательно, внутренней силой задается уравнением «F = ma» (второй закон движения Ньютона), и поэтому перемещение частицы «d» часто определяется из уравнения:

Получение,

Работа чистой силы рассчитывается как произведение ее величины (F=ma) и, следовательно, смещения частицы. Подстановка более высоких уравнений дает:

Вт = Fд = = КЭ _f – КЭ _i =

Factors affecting kinetic energy:

• Mass
• Velocity
• Momentum

Потенциальная энергия

Когда работа выполняется над телом, энергия накапливается в сущности. Например, натяжение резиновой нити. Энергия, которой обладает тело при изменении его конфигурации или положения, называется потенциальной энергией.

Виды потенциальной энергии:

Gravitational: Energy potential that comes from an object’s height and weight.

Chemical: Energy potential comes from the atoms it contains and the chemical reactions that take place within the entity.

Elastic: Energy potential an object being compressed and stretched.

На высоте потенциальная энергия тела:

Работа выполняется против гравитации, чтобы изменить свое положение, когда сущность поднимается на определенную высоту. Эта энергия сохраняется как Потенциальная энергия.

⇒W = Fs

⇒ F = и

В случае увеличения возвышения F = мг

Следовательно, W (PE) = mgh

⇒ ⇒ ΔPE= мг(h _{конечный} − h _{начальный} )

Закон сохранения энергии

Энергия не может быть ни создана, ни уничтожена, но может переходить из одной формы в другую. Это закон сохранения энергии. Вся энергия до и после изменения остается постоянной.

Общая энергия = KE + PE

Доказательство закона сохранения энергии:

Пусть из точки А, находящейся на высоте h от земли, падает тело массы m, как показано на следующем рисунке:

В точке А,

Кинетическая энергия E _k = 0

Потенциальная энергия E _p = mgh

Полная энергия, E _A = E _p + E _k

⟹ Э _А = мгх + 0

⟹ E _A = мгх

При падении, пройдя расстояние х от А, тело достигло В.

В точке Б,

Пусть скорость в этой точке v.

Мы знаем, v ² = u ² + 2as

⟹ v ² =0+2×a×x=2×a×x [As, скорость в точке A, u = 0]

Кроме того, кинетическая энергия, E _k

⟹ Е _к =

⟹ Ек ₌ мгх

Потенциальная энергия, E _p = mg(h – x)

Таким образом, полная энергия E _B = E _p + E _k

⟹ E _B = м × г × (ч-х) + м × г × х

⟹ E _B = мгх - мгх + мгх

⟹ E _B = мгх

В конце концов, тело достигает положения C на земле.

В точке С,

Потенциальная энергия, E _p = 0

Скорость тела здесь равна нулю.

Итак, v ² = u ² + 2as

⟹ v² = 0 + 2gh = 2gh

Кинетическая энергия, E _k =

⟹ Е _к =

Полная энергия при C

Е _С = Е _р + Е _к

EC = 0 + _мгх

E _C = мгч

Следовательно, энергия во всех точках остается одинаковой.

Сила

Мощность – это скорость выполнения работы или скорость передачи энергии. Обозначается буквой П.

⇒ Р = Вт

Единицей СИ является ватт (Дж с ^-1 ).

Средняя мощность = Общая потребляемая энергия/Общее затраченное время

Коммерческой единицей мощности является кВтч, т.е. энергия, используемая за 1 час при 1000 Дж/сек.

1кВтч=3,6×10 ⁶ Дж

Примеры вопросов

Вопрос 1. Какую работу необходимо совершить, чтобы остановить автомобиль за 30 с, если кинетическая энергия автомобиля равна 6000 Дж?

Решение:

Work done to stop car = change in Kinetic energy = KE at stop – KE at start= 0 – 6000

=-6000 J (negative sign means work is done against car)

Power = Work done /time == 200 W

Вопрос 2. В автомобиле сидят два пассажира массой 40 кг каждый, затем найдите новую кинетическую энергию автомобиля, если масса автомобиля 700 кг и скорость автомобиля 18 км/ч.

Решение:

K =

K =  = 8750J

When two passengers of mass 50kg sit in the car, Total mass becomes =700 + 2 × 40=780 kg

Вопрос 3. Вычислите работу. Найдите работу силы 10 Н, действующей на предмет под углом 60° и перемещающей предмет на 10 м.

Решение:

W= Fs cosθ

) J

   = 50J

Вопрос 4. Чтобы поднять над землей мальчика массой 50 кг, было затрачено 245 × 10 ² Дж энергии, на какую высоту он поднимется? А также найдите PE 20-килограммового камня, который держится на высоте 8 м над землей.

Решение:

The energy posses by a stone of mass 20kg at a height of 8m = PE

PE = mgh 

PE = mgh

245 × 10² = 50×9.8×h

 h = 50m

Вопрос 5. Найдите мощность, необходимую для подъема 600 кг воды в резервуар на высоту 1600 см за 10 с.

Решение:

Weight of the water = 600 x 10 = 6000 N

Height = 1600 cm = 16 m

T = 10 sec

Power = (workdone)(time}

          =

          = 

          = 9600 Watt

          = 9.6 KW

Вопрос 6. Найдите общий расход, если одна единица стоит 2,75 рупии, если четыре лампочки по 120 Вт и пять вентиляторов по 130 Вт работают по 14 часов в день.

Решение:

Four Bulb energy consumed E_b=0.12×4×14=6.7 KWH

5 fans energy consumed

E_f= 0.13×5×14 = 9.1KWH

Total Units consumed =6.7 + 9.1 = 15.8 KWH= 5.8 units

Now if one unit costs Rs 2.75

Total expenditure per day = 2.75 × 15.8 = Rs 43.45