Sign In

אנרגיה ועבודה

Overview

מקור: קטרון מיטשל-ווין, PhD, אסנטה קוריי, PhD, המחלקה לפיזיקה ואסטרונומיה, בית הספר למדעי הפיזיקה, אוניברסיטת קליפורניה, אירווין, קליפורניה

ניסוי זה מדגים את עיקרון העבודה-אנרגיה. אנרגיה היא אחד המושגים החשובים ביותר במדע והיא לא פשוטה להגדרה. ניסוי זה יעסוק בשני סוגים שונים של אנרגיה: אנרגיה פוטנציאלית כבידתית ואנרגיה קינטית תרגומית. אנרגיה פוטנציאלית כבידתית מוגדרת כאנרגיה שיש לעצם בשל מיקומה בשדה כבידה. אובייקטים גבוהים מעל הקרקע אמורים להיות בעלי אנרגיה פוטנציאלית כבידתית גדולה. לעצם שנמצא בתנועה ממיקום אחד למשנהו יש אנרגיה קינטית תרגומית. ההיבט המכריע ביותר של האנרגיה הוא כי הסכום של כל סוגי האנרגיה נשמר. במילים אחרות, האנרגיה הכוללת של מערכת לפני ואחרי כל אירוע עשויה להיות מועברת לסוגים שונים של אנרגיה, באופן מלא או חלקי, אבל ה- energy הכולל יהיה זהה לפני ואחרי האירוע. מעבדה זו תדגים את השימור הזה.

אנרגיה יכולה להיות מוגדרת כ"יכולת לעשות עבודה", המקשרת אנרגיה מכנית עם עבודה. קליעים מעופפים שפוגעים בחפצים נייחים אכן פועלים על אותם חפצים נייחים, כגון כדור תותח הפוגע בקיר לבנים ושובר אותו לגזרים או פטיש המכניס מסמר לחתיכת עץ. בכל המקרים, יש כוח המופעל על גוף, אשר לאחר מכן עובר עקירה. לעצם בתנועה יש את היכולת לעשות עבודה, ולכן יש לו אנרגיה. במקרה זה, זוהי אנרגיה קינטית. בניסוי הזה, כוח המשיכה יעשה עבודה על דאונים.

העברת האנרגיה הפוטנציאלית של הכבידה לאנרגיה קינטית תרגומית תודגם בניסוי זה על ידי הזזת דאון במורד מסלולי אוויר בזוויות שונות(כלומר, גבהים), החל ממנוחה. האנרגיה הפוטנציאלית של עצם היא פרופורציונלית ישירות לגובהו. העבודה נטו שנעשתה על אובייקט שווה לשינוי באנרגיה הקינטית שלו; כאן, הדאון יתחיל ממנוחה ואז ירוויח אנרגיה קינטית. שינוי זה באנרגיה הקינטית יהיה שווה לעבודה שנעשתה על ידי כוח המשיכה וישתנה בהתאם לגובה ההתחלתי של הדאון. עיקרון העבודה-אנרגיית יאומת על ידי מדידת הגובה ההתחלתי והמהירות הסופית של הדאון.

Procedure
  1. השגו אספקת אוויר, פגושים, שני דאונים בעלי מסה משתנה, חיישן מהירות, מסלול אוויר, בלוק אלומיניום וקנה מידה (ראו איור 1).
  2. מניחים את הדאון במסה נמוכה יותר על קנה המידה ומקליטים את המסה שלו.
  3. חבר את אספקת האוויר למסלול הדאון והדליק אותו.
  4. הנח את בלוק האלומיניום מתחת לעמדת הדאון, קרוב לאספקת האוויר. זו תהיה התצורה בגובה הנמוך ביותר.
  5. מניחים את הדאון בחלק העליון של המסלול ומודדים את הגובה, h1. המדידה צריכה להיות ביחס למרכז המסה המשוער.
  6. מניחים את הד

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Results

ערכים מחושבים לדוגמה של האנרגיה הפוטנציאלית ההתחלתית בגבהים שונים מפורטים בעמודת PE של טבלה 1, הנמצאת באמצעות משוואה 7. המהירויות הסופיות שנמדדו מהניסוי נמצאות גם הן בטבלה. האנרגיה הקינטית התרגומית מחושבת באמצעות ערכים נמדדים אלה של המהירות הסופית...

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Application and Summary

יישומים של עיקרון העבודה-אנרגיה נמצאים בכל מקום. רכבות הרים הן דוגמה טובה להעברת האנרגיה הזו. הם מושכים אותך לגובה רב ומורידים אותך בשיפוע תלול. כל האנרגיה הפוטנציאלית שאתה מרוויח בחלק העליון של השיפוע מומרת לאחר מכן לאנרגיה קינטית למשך שארית הנסיעה. תחתיות הם גם מסיביים, מה שמוסיף לאנרגי?...

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Tags
EnergyWorkPhysicsMechanical EnergyPotential EnergyKinetic EnergyEnergy ConservationWork energy PrinciplePosition dependent EnergyMotion dependent EnergyGlidersTrackCannonballBrick WallApplied ForceDisplacement

Skip to...

0:06

Overview

1:12

Principles of Energy and Work

4:15

Measuring Mechanical Energy

5:58

Data Analysis and Results

7:23

Applications

8:26

Summary

Videos from this collection:

article

Now Playing

אנרגיה ועבודה

Physics I

49.7K Views

article

חוקי התנועה של ניוטון

Physics I

75.7K Views

article

כוח ותאוצה

Physics I

79.0K Views

article

וקטורים בכיוונים מרובים

Physics I

182.2K Views

article

קינמטיקה ותנועת קליעים

Physics I

72.5K Views

article

חוק הכבידה האוניברסלית של ניוטון

Physics I

190.6K Views

article

שימור המומנטום

Physics I

43.2K Views

article

חיכוך

Physics I

52.8K Views

article

חוק הוק ותנועה הרמונית פשוטה

Physics I

61.3K Views

article

שיווי משקל ודיאגרמות גוף חופשי

Physics I

37.3K Views

article

מומנט

Physics I

24.3K Views

article

אינרציה סיבובית

Physics I

43.5K Views

article

מומנטום זוויתי

Physics I

36.1K Views

article

אנטלפיה

Physics I

60.3K Views

article

אנטרופיה

Physics I

17.6K Views

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved