پایستگی انرژی

آموزش, آموزش فیزیک

انرژی کل یک دستگاه (E) (شامل انرژی مکانیکی، گرمایی و انرژی های درونی ) تنها با دادن انرژی به سامانه یا گرفتن انرژی از سامانه تغییر می کند. این واقعیت که از تجربه معین می شود، قانون پایستگی انرژی است.

اگر کار انجام شده روی سامانه W باشد داریم:

$W=\Delta E=\Delta E_{mec}+\Delta E_{th}+\Delta E_{int}$

اگر سامانه منزوی باشد نیروی خارجی بر روی آن کار انجام نمی دهد:
$0=\Delta E_{mec}+\Delta E_{th}+\Delta E_{int}$

انرژی پایسته است پس:

$E_{mec,1}=E_{mec,2}+\Delta E_{th}+\Delta E_{int}$

**تمرین حل شده)

در شهربازی، یک ماشین تفریحی به جرم 200kg که به وسیله فنر پرتاب شده حدفاصل نوک یک تپه را تا سطح کفی در یک سطح بدون اصطکاک می پیماید. مهندس سازه باید ماده ای با چه ضریب اصطکاکی در سطح کفی در نظر بگیرد تا ماشین پس از طی کردن 70 متر در سطح کفی متوقف شود؟ میزان تراکم فنر 5 متر، ثابت فنر 3200N/m و ارتفاع نوک تپه از سطح کفی 35 متر است.

با توجه به اینکه انرژی کل سامانه ماشین-فنر-زمین پایسته است و انرژی درونی دخالتی ندارد. از رابطه سوم مقاله استفاده می کنیم و سطح کفی را مبدا پتانسیل گرانشی در نظر میگیریم :

$U_{e}+U_{g}=0+\Delta E_{th}+0$