Энергия на наклонной плоскости

Куда уходит энергия, когда блок спускается и ускоряется?

Блок на наклонной плоскости с балансом энергии в трёх столбцахH = 4 mh = 4 m · v = 0 m/s30°Низ: h = 0 mЭнергия (J)Потенциальная78,48Кинетическая0Тепловая0Сумма = 78,48 Jt = 0 s / 1,81 s · Столбцы используют масштаб 78,48 J.
Анимация 0,5× · упрощённая модель
Момент: 0 s

Одно сравнение за раз

Попробуй с руководством

Повторить базовый урок →

Распознавать превращение потенциальной, кинетической и тепловой энергии и проверять энергетический баланс.

Сравнение 1 из 3

Спуск без рассеяния

Используй 2 kg на высоте 4 m от низа и потери 0%. Продвинь анимацию до низа. Вся начальная потенциальная энергия может превратиться в кинетическую.

Вначале 78,48 J потенциальной энергии; внизу 78,48 J кинетической энергии и модуль скорости примерно 8,86 m/s.

Как читать этот рисунок

Блок начинает с вершины плоскости 30°. Вертикальная линия отмечает оставшуюся высоту спуска. Три столбца в одном масштабе джоулей: сиреневый — потенциальная энергия, зелёный — кинетическая, янтарный — тепловая. Нулевой уровень высоты внизу. Плоскость подстраивается под начальную высоту; сравнивай указанные высоты и значения в J.

От рисунка к графику

Что меняется? Давай сравним.

Линия показывает связь величин. Точка отмечает твой выбор или момент анимации. Сначала читай названия и единицы осей.

Момент: 0 s

Читать график

Текущая: сплошная линия. Сохранённая: пунктир. Прокрути для подробностей.

Один опыт за раз

Сохрани. Измени. Сравни.

Сохрани текущие значения, измени одну величину и посмотри на две линии на одном графике. Сохранённая линия пунктирная. Попытка остаётся в этом браузере.

Сравнить выбранные значения

А если… Сравни один спуск без потерь и с потерями 20%. Затем удвой массу и сравни модуль скорости и энергии.

Что происходит?

При спуске блок теряет гравитационную потенциальную энергию и приобретает кинетическую. При потерях часть превращается в тепловую энергию.

Начальная высота запасает потенциальную энергию mgh. Блок начинает из покоя на наклонной плоскости 30°. При спуске потенциальная энергия уменьшается. Без потерь всё уменьшение переходит в кинетическую энергию. Выбранные потери — доля работы силы тяжести, превращаемая в тепловую энергию вдоль плоскости. Сумма трёх форм энергии сохраняется.

Eₚ = mgh · E꜀ = ½mv² · Eₚ + E꜀ + Eₜ = E начальная

m — масса (kg) · h — высота (m) · v — модуль скорости (m/s) · g = 9,81 m/s² · E — энергия (J)

Модель и её ограничения

Блок начинает из покоя, неподвижная прямолинейная наклонная плоскость 30°, постоянная сила тяжести. Диссипативная сила постоянна и равна выбранной доле составляющей силы тяжести вдоль плоскости. Анимация заканчивается внизу и не моделирует последующее движение. Рисунок подстраивается под высоту; столбцы используют масштаб начальной энергии.

Проверь свою идею

3 вопроса
1Блок массой 2 kg начинает с высоты 4 m. При g = 9,81 m/s² какова начальная потенциальная энергия?

2При потерях 20% вдоль наклонной плоскости какая доля начальной энергии станет кинетической внизу?

3На той же наклонной плоскости при одинаковых высоте и проценте потерь удвоение массы заставит конечный модуль скорости…