Studiul evoluției energiei unui sistem dintr-o înregistrare - Maxicours
Studiem cădere liberă a unui glonț de masă, scăpat fără viteză inițială, și evoluează în câmp gravitațional considerat uniform. Intensitatea gravitației este .
Pentru aceasta, avem o riglă pe verticală pentru a servi drept reper. Mișcarea mingii este înregistrată de o cameră web setată pentru a lua 50 de cadre pe secundă (50 fps, cadre pe secundă).
Camera web face 50 de imagini pe secundă. Aceasta înseamnă că între două imagini succesive există o durată constantă. este nu la timp.
Ca o reamintire, viteza medie a unui telefon mobil care se deplasează în linie dreaptă între punctele A și B este dată de relația, unde este distanța dintre A și B și timpul necesar pentru a o parcurge.
În consecință, viteza mingii la punct este estimată prin formula aproximativă:
unde este distanța parcursă de minge până la punct .
de exemplu, .
Pe de altă parte, viteza este setată egală cu zero și nu poate fi calculată.
După ce am obținut viteza mingii, îi calculăm energia cinetică prin relația:
Viteză v este în metri pe secundă, masa m în kilograme și energia cinetică în Joule.
De exemplu, pentru acest punct, energia cinetică este:
A determina energia potențială a gravitației a mingii, trebuie mai întâi să alegeți originea potențialelor, adică fixarea altitudinii pentru care va fi luat ca zero. Alegem această origine în partea de jos a regulii, când mingea a parcurs 20 cm de poziția sa inițială.
Energia potențială a gravitației unui corp de masă m (în kilograme) supus unui câmp gravitațional uniform de intensitate g (în N/kg) este dat de:
Termenul z este altitudinea corpului (în metri), măsurată în funcție de originea potențialelor.
Deoarece sistemul nostru de coordonate este orientat în jos, este dat de .
De exemplu, energia potențială a gravitației merită:
Energia mecanică este definită ca suma energiei cinetice și a energiilor potențiale. Astfel, pentru fiecare punct, noi adaugă energie cinetică cu energia potențială a gravitației:
De exemplu, energia mecanică este egală cu:
| Punct | Timp (Domnișoară) | Distanţă D (cm) | Viteză (Domnișoară) | Energie cinetica (mJ) | Energie potențial (mJ) | Energie mecanic (mJ) |
| 0 | 0,0 | 0 | 0 | 78,5 | 78,5 | |
| 20 | 0,2 | 0,20 | 0,8 | 77,7 | 78,5 | |
| 40 | 0,8 | 0,40 | 3.2 | 75.3 | 78,5 | |
| 60 | 1.8 | 0,58 | 6.6 | 71.4 | 78,0 | |
| 80 | 3.1 | 0,78 | 12.0 | 66.3 | 78.3 | |
| 100 | 4.9 | 1,00 | 20.0 | 59.2 | 79.2 | |
| 120 | 7.1 | 1.18 | 27.6 | 50.6 | 78.2 | |
| 140 | 9.6 | 1,38 | 37,8 | 40,8 | 78,6 | |
| 160 | 12.6 | 1,58 | 49.6 | 29.0 | 78,7 | |
| 180 | 15.9 | 1,75 | 61.2 | 16.1 | 77.3 | |
| 200 | 19.6 | X | X | 1.6 | X |