5 svar
715 visningar
Maha20 153
Postad: 9 apr 2021 16:27

Energiprincipen

Man har alltid lärt sig att energin bevaras i en process, som när vi exempelvis kastar en boll rakt nedåt. Men när vi exempelvis är på en slumpmässig höjd när bollen kastas, är den potentiella energin inte samma som när man kastar bollen i början. Hur överensstämmer det med att energi bevaras, om den potentiella energin inte är samma hela tiden?

Yngve Online 40562 – Livehjälpare
Postad: 9 apr 2021 16:55 Redigerad: 9 apr 2021 16:57

Det fungerar bra.

Om vi har en fritt fall-situation där vi kan bortse från energi"förluster" i form av friktion (luftmotstånd) så gäller att den totala mekaniska energin hela tiden är konstant.

Den totala mekaniska energin är summan av läges- och rörelseenergi.

Det betyder att om lägesenergin minskar så ökar rörelseenergin och tvärtom.

Jag är lite osäker på vad du egentligen undrar över.

Om du inte fick svar på din fråga, kan du i så fall konkretisera den med ett exempel?

Maha20 153
Postad: 9 apr 2021 17:03

Bra förklarat, men det var inte riktigt min fråga. Tänkte mer på hur den potentiella energin kan vara 5 från början (exempel), och exempelvis 3 i mitten. den potentiella energin är ju olika stora, det är där jag blir förvirrad, för att jag trodde att den potentiella energin är densamma oavsett vilken höjd bollen är på.

Jag formulerar mig ganska dumt, men blir förvirrad för att jag trodde att den potentiella energin alltid är är lika stor. 

Yngve Online 40562 – Livehjälpare
Postad: 9 apr 2021 17:09 Redigerad: 9 apr 2021 17:20

Nej den potentiella energin EpE_p beror på höjden hh och massan mm enligt Ep=mghE_p=mgh, där gg är tyngdaccelerationen (ungefär 10 m/s^2).

Ett föremål som väger 2 kg och befinner sig på 3 meters höjd har alltså den potentiella energin Ep2·10·3=60E_p\approx 2\cdot10\cdot3=60 J.

Samma föremål som befinner sig på 7 meters höjd har den potentiella energin Ep2·10·7=140E_p\approx 2\cdot10\cdot7=140 J.

Den potentiella energin är alltså inte alltid lika stor.

==========

Däremot är den mekaniska energin alltid lika stor.

Vi släpper vårt föremål från 7 meters höjd och låter det falla neråt.

Innan vi släpper föremålet så är det i vila (v=0v=0) och dess rörelseenergi är då Ek=mv22=m·022=0E_k=\frac{mv^2}{2}=\frac{m\cdot0^2}{2}=0 J.

Den totala mekaniska energin är då Etot=Ep+Ek=140+0=140E_{tot}=E_p+E_k=140+0=140 J.

När föremålet har fallit ner till 3 meters höjd har dess lägesenergi minskat till 60 J, men dess mekaniska energi är fortfarande densamma.

Minskningen av lägesenergi har istället omvandlats till rörelseenergi Ek=mv22E_k=\frac{mv^2}{2}.

Vi har då alltså att 140=60+mv22140=60+\frac{mv^2}{2}, vilket innebär att v6,3v\approx6,3 m/s.

Maha20 153
Postad: 9 apr 2021 17:34

Jag förstår konceptet helt. Men energiprincipen säger att energi inte kan försvinna, men den potentiella energin försvinner/minskar ju när den går från 7 till 3 meters höjd, och som du själv säger att den inte alltid är lika stor, eller är jag helt ute och cyklar?

Yngve Online 40562 – Livehjälpare
Postad: 9 apr 2021 19:28 Redigerad: 9 apr 2021 20:23

Det stämmer att den potentiella energin minskar.

När den potentiella energin minskar så ökar istället rörelseenergin (och tvärtom).

Vi säger att (en del av) den potentiella energin omvandlas till rörelseenergi (och tvärtom).

Summan av potentiell energi och rörelseenergi är konstant.

Därmed uppfylls energiprincipen att den totala energin bevaras, den varken försvinner eller uppstår ur tomma intet.

Svara
Close