Potentiaalienergia ja liike-energia
Mitä ovat potentiaalienergia ja liike-energia?
Laskuesimerkkejä
Esimerkki 1:
Luodin massa on 8 g ja sen nopeus ammuttaessa on 800 m/s. Laske sen liike-energia.Ratkaisu:
Listataan jälleen kaikki tehtävästä saadut tiedot
[[$ m= 8g=0,008 kg\\ v=800 m/s $]]
Sijoitetaan luvut yhtälöön:
[[$ E_{k}=\frac{1}{2}mv^{2}$]]
[[$ E_{k}=\frac{1}{2}\cdot 0,008kg \cdot (800 m/s)^{2} = 2560 J $]]
Vastaus: Luodin liike-energia on 2560 J
Esimerkki 2:
Kylpylässä on pitkä liukumäki. Mäkeä voidaan pitää kitkattomana, siinä virtaavan veden vuoksi. Tyttö lähtee liukuun levosta 8 m korkeudelta. Laske hänen nopeutensa liukumäen alla.
Ratkaisu:
Alussa tytöllä on vain potentiaalienergiaa, koska hän on 8 m korkeudella maan pinnasta (joka kannattaa valita nollatasoksi). Kun tyttö on laskenut mäen alas, on hänellä vain liike-energiaa. Potentiaalienergia muuttuu siis liike-energiaksi.
Tutkitaan vähän molempia yhtälöitä ja poistellaan turhia muuttujia.
[[$ E_{p}=mgh $]]
[[$ E_{k}=\frac{1}{2}mv^{2}$]]
Koska nämä ovat tässä tilanteessa samat, voidaan ne kirjoittaa näin:
[[$ mgh = \frac{1}{2}mv^{2}$]]
massa supistuu pois
[[$ gh = \frac{1}{2}v^{2}$]]
ratkaistaan saatu yhtälö nopeuden (v) suhteen
[[$$ \begin{split} gh& = \frac{1}{2}v^{2}|: \frac{1}{2}\\ v^{2}&=2gh| \sqrt{}\\ v&=\sqrt{2gh}\\v&=\sqrt{2 \cdot9,81m/s^{2} \cdot 8 m}\\v&\approx13 m/s\end{split} $$]]
Vastaus: Tytön nopeus on n. 13 m/s.