0
ویژه نامه ها

پایستگی انرژی مکانیکی

اصل پایستگی انرژی مکانیکی، قانونی بنیادی در علم فیزیک می‌باشد و بسیاری از قوانین دیگر و مفاهیم مربوط به هم به واسطه‌ی این قانون به وجود آمدند و به آن وابسته‌اند. در این مقاله، در مورد این قانون سخن خواهیم گفت.
پایستگی انرژی مکانیکی
پایستگی انرژی مکانیکی

 

تألیف و ترجمه: حمید وثیق زاده انصاری
منبع:راسخون



 
اصل پایستگی انرژی مکانیکی، قانونی بنیادی در علم فیزیک می‌باشد و بسیاری از قوانین دیگر و مفاهیم مربوط به هم به واسطه‌ی این قانون به وجود آمدند و به آن وابسته‌اند. در این مقاله، در مورد این قانون سخن خواهیم گفت.
پایستگی انرژی مکانیکی
قانون پایستگی انرژی مکانیکی، بخش سازنده‌ای از فیزیک است و با ایجاد درک مناسب از اصول اولیه‌ی این مفهوم، به دانش‌آموزان کمک می‌کند تا در علم مکانیک و شاخه‌های مرتبط تسلط پیدا کنند. در واقع، هر کار انجام شده یا نیروی اعمال شده به شکلی به انرژی مربوط است. اغراق نخواهد بود اگر بگوییم انرژی، ماهیت جهان است. انرژی در جهان امروز یک عامل راه بردی است. انرژی مکانیکی در یک جسم، در نتیجه‌ی حرکت آن ذخیره می‌شود. انرژی پتانسیل وانرژی جنبشی دو نوع از انرژی مکانیکی می‌باشند و قانونی که ما درباره‌ی آن بحث خواهیم کرد به پایستگی این دو انرژی در یک سیستم مکانیکی مربوط است. انرژی مکانیکی مجموع انرژی پتانسیل وانرژی جنبشی در هر سیستم مکانیکی است.

اصل پایستگی انرژی مکانیکی

بر اساس این قانون، در یک سیستم عایق‌ بندی‌شده، یعنی در غیاب نیروهای ناپایستار مانند اصطکاک، انرژی کل اولیه‌ی سیستم با انرژی کل سیستم برابر است. به بیان ساده‌تر، انرژی مکانیکی کل سیستم همیشه ثابت است (در صورت غیاب نیروهای ناپایستار). برای مثال، اگر توپی از یک ترن هوایی بدون اصطکاک به طرف پایین پرتاب شود، توپ با همان انرژی جنبشی که هنگام جدا شدن از دست ما داشت، به دست ما بر می‌گردد. اما هر گاه در حرکتی تلفات انرژی وجود داشته باشد، انرژی مکانیکی ثابت نیست. نیروی پایستار نیرویی است که کار آن به مسیری که شیء طی می‌کند بستگی ندارد. این نیروها انرژی جنبشی را پایسته نگاه می‌دارند و موجب اتلاف آن نمی‌شوند. به عنوان مثال، نیروی گرانش، نیروی فنر و نیروهای الکتریکی نمونه‌هایی از انرژی مکانیکی هستند.

معادله‌ی پایستگی انرژی مکانیکی

رابطه‌ی کمی بین کار و انرژی با معادله‌ی انرژی مکانیکی نشان داده می‌شود.
پایستگی انرژی مکانیکی
پایستگی انرژی مکانیکی: انرژی مکانیکی کل
پایستگی انرژی مکانیکی : انرژی جنبشی اولیه
پایستگی انرژی مکانیکی :انرژی جنبشی پایانی
پایستگی انرژی مکانیکی :انرژی پتانسیل اولیه
پایستگی انرژی مکانیکی :انرژی پتانسیل پایانی
پایستگی انرژی مکانیکی : کار بیرونی انجام شده
این معادله، معادله‌ی کلی پایستگی انرژی مکانیکی می‌باشد.در این معادله، برخی نیروهای داخلی و یا خارجی بر جسم وارد می‌شوند و این نیروها مانند نیروی اصطکاک و مقاومت هوا ناپایستار می‌باشند، سپس Wext به دست می‌آید. در غیاب این نیروها، Wext برابر صفر است و معادله‌ی پایستگی انرژی مکانیکی به شکل زیر در‌می‌آید.
پایستگی انرژی مکانیکی

پایستگی انرژی مکانیکی: مسأله‌ی ریاضی

اکنون یک مسأله‌ی ریاضی را مطرح خواهیم کرد که در یافتن مقادیر نامشخص از این قانون استفاده کرده است.
پرسش: یک سنگ 20 گرمی را در یک تیرکمان با ثابت فنرN/m 100 قرار داده و به اندازه‌ی هفت دهم متر آن را عقب می‌کشیم. بیشترین سرعتی که سنگ می‌گیرد و ارتفاع پرتاب سنگ وقتی به بالا پرتاب می‌شود را به دست آورید.
پاسخ: در این مسأله، مقاومت هوا و تأثیرات گرمایی که در هنگام پرتاب ایجاد می‌شود نادیده می‌گیریم. این عمل باعث می‌شود کار انجام شده‌ی بیرونی برابر صفر شود و می‌توانیم به راحتی فرمول قانون پایستگی انرژی مکانیکی را به کار ببریم.
انرژی کلی در ابتدای کار به شکل زیر است:
پایستگی انرژی مکانیکی
سنگ در هنگامی که از تیرکمان خارج می‌شود، قبل از ارتفاع گرفتن، از بیشترین سرعت برخوردار است.
پایستگی انرژی مکانیکی
پایستگی انرژی مکانیکی
پاسخ: سرعت به دست آمده =m/s 156.1 و ارتفاع به دست آمده =m 125
تقریباً تمام پدیده‌های جهان توسط قانون جهانی پایستگی انرژی حاکمیت می‌شوند که طبق این قانون "انرژی نه می‌تواند به وجود بیاید نه از بین می‌رود بلکه از جسمی به جسم دیگر منتقل می‌شود". انرژی گرانشی، انرژی هسته‌ای، انرژی الکتریکی و انرژی مکانیکی، انواع مختلف انرژی هستند که می‌توانند از حالتی به حالت دیگر انتقال یابند.



 

 

ارسال نظر
با تشکر، نظر شما پس از بررسی و تایید در سایت قرار خواهد گرفت.
متاسفانه در برقراری ارتباط خطایی رخ داده. لطفاً دوباره تلاش کنید.
موارد بیشتر برای شما
سخن آوا | فرار از حق / استاد رفیعی
سخن آوا | فرار از حق / استاد رفیعی

سخن آوا | فرار از حق / استاد رفیعی

چگونه توجه به رفاه اجتماعی در افزایش غرور ملی و تحقق هدف جهش تولید تاثیر می گذارد؟
چگونه توجه به رفاه اجتماعی در افزایش غرور ملی و تحقق هدف جهش تولید تاثیر می گذارد؟

چگونه توجه به رفاه اجتماعی در افزایش غرور ملی و تحقق هدف جهش تولید تاثیر می گذارد؟

شرکت های دانش بنیان و نقش تاثیر گذار آنان در بومی سازی پژوهش های علمی، افزایش تولید و ارتقاء غرور ملی
شرکت های دانش بنیان و نقش تاثیر گذار آنان در بومی سازی پژوهش های علمی، افزایش تولید و ارتقاء غرور ملی

شرکت های دانش بنیان و نقش تاثیر گذار آنان در بومی سازی پژوهش های علمی، افزایش تولید و ارتقاء غرور ملی

چگونه داروهای سرطان اهداف خود را پیدا می کنند
چگونه داروهای سرطان اهداف خود را پیدا می کنند

چگونه داروهای سرطان اهداف خود را پیدا می کنند

علت ضعف و درد در بازوی دست چیست و راه های درمان آن کدام است
علت ضعف و درد در بازوی دست چیست و راه های درمان آن کدام است

علت ضعف و درد در بازوی دست چیست و راه های درمان آن کدام است

اظهارات وزیر خارجه پیشنهادی بایدن در رابطه با ایران
اظهارات وزیر خارجه پیشنهادی بایدن در رابطه با ایران

اظهارات وزیر خارجه پیشنهادی بایدن در رابطه با ایران

تلاوت زیبای آیه 82 سوره اسراء/ حامد شاکرنژاد
تلاوت زیبای آیه 82 سوره اسراء/ حامد شاکرنژاد

تلاوت زیبای آیه 82 سوره اسراء/ حامد شاکرنژاد

کارتون شهر موشکی/ این داستان: روز جشن
کارتون شهر موشکی/ این داستان: روز جشن

کارتون شهر موشکی/ این داستان: روز جشن

طنز سیاسی بلبشو/ قسمت سیزدهم: گیج بازی رئیس جمهور منتخب
طنز سیاسی بلبشو/ قسمت سیزدهم: گیج بازی رئیس جمهور منتخب

طنز سیاسی بلبشو/ قسمت سیزدهم: گیج بازی رئیس جمهور منتخب

خباثت صهیونیست‌ها تا به کجا؟!
خباثت صهیونیست‌ها تا به کجا؟!

خباثت صهیونیست‌ها تا به کجا؟!

مهارت ها و گل های لیونل مسی در تمرینات!
مهارت ها و گل های لیونل مسی در تمرینات!

مهارت ها و گل های لیونل مسی در تمرینات!

ویژگی های زمان و دوران جاهلیت/ استاد رفیعی
ویژگی های زمان و دوران جاهلیت/ استاد رفیعی

ویژگی های زمان و دوران جاهلیت/ استاد رفیعی

آشپزی|طرز تهیه کیک برنج گوجه
آشپزی|طرز تهیه کیک برنج گوجه

آشپزی|طرز تهیه کیک برنج گوجه

نظر وزیر سابق روحانی درباره آموزش پرورش دولت نهم
نظر وزیر سابق روحانی درباره آموزش پرورش دولت نهم

نظر وزیر سابق روحانی درباره آموزش پرورش دولت نهم

کیک|طرز تزئین کیک
کیک|طرز تزئین کیک

کیک|طرز تزئین کیک

کارتون سفرهای پردردسر دلاور کوچک/ این داستان: فرشته
کارتون سفرهای پردردسر دلاور کوچک/ این داستان: فرشته

کارتون سفرهای پردردسر دلاور کوچک/ این داستان: فرشته

تلاوت زیبای آیات 102-103 سوره انبیاء/ محمدجواد حسینی
تلاوت زیبای آیات 102-103 سوره انبیاء/ محمدجواد حسینی

تلاوت زیبای آیات 102-103 سوره انبیاء/ محمدجواد حسینی

تلاوت آیه 62 سوره عنکبوت توسط استاد عبدالباسط
تلاوت آیه 62 سوره عنکبوت توسط استاد عبدالباسط

تلاوت آیه 62 سوره عنکبوت توسط استاد عبدالباسط

تلاوت زیبای آیه 15 سوره یوسف/ استاد منشاوی
تلاوت زیبای آیه 15 سوره یوسف/ استاد منشاوی

تلاوت زیبای آیه 15 سوره یوسف/ استاد منشاوی

مادر ازم راضی هستی یا نه/ سیدرضا نریمانی
مادر ازم راضی هستی یا نه/ سیدرضا نریمانی

مادر ازم راضی هستی یا نه/ سیدرضا نریمانی

وقتی خسرو معتضد صادق زیباکلام را در سه کنج گیر می‌اندازد در مناظره تلویزیونی
وقتی خسرو معتضد صادق زیباکلام را در سه کنج گیر می‌اندازد در مناظره تلویزیونی

وقتی خسرو معتضد صادق زیباکلام را در سه کنج گیر می‌اندازد در مناظره تلویزیونی