Wir haben im Unterricht zwei Gleichungen hergeleitet.
Nun ist die Sache folgende: Wenn ich ein Auto habe, das mit konstanter Geschwindigkeit auf der Straße fährt und ich etwas Arbeit aufwende, um es zu beschleunigen, dann fährt es mit einer höheren Geschwindigkeit, also hat sich die kinetische Energie so verändert, wie wir es gesagt haben. Aber die potentielle Energie bleibt unverändert, also habe ich mich gefragt: Wann sind diese beiden Gleichungen wahr und wann sind sie nicht anwendbar?
Ihre beiden Gleichungen sind gültig, solange Sie es mit konservativen Kräften zu tun haben . Sie drücken - ziemlich per Definition - die Erhaltung der mechanischen Energie aus. Es gibt auch andere Arten von Energie, und in den meisten realistischen Situationen müssen Sie sie ebenfalls berücksichtigen. Die Gesamtenergie bleibt immer erhalten und für konservative Kräfte in der klassischen Mechanik sind die einzigen relevanten Energiearten (diejenigen, die sich ändern können ) potentielle und kinetische Energie. Die Summe davon bleibt also erhalten.
In der Situation des Autos sind die Kräfte nicht konservativ und es geht Energie verloren, zB durch Reibungswärme im Motor. Die verringerte potentielle Energie ist die chemische Bindungsenergie des Brennstoffs. Brennstoff wird „verbrannt“, dh Bindungen werden aufgebrochen, und die dabei freigesetzte Energie wird zur Verrichtung von Arbeit verwendet. Allerdings wird nicht die gesamte Energie sinnvoll genutzt, es entstehen Verluste durch das Aufheizen des Systems (und diese Wärmeenergie wird größtenteils an die Umgebung abgegeben). Es gibt auch Verluste durch Reibung der Räder usw., aber die Gesamtenergie abzüglich der Verluste bleibt erhalten.
Es hängt davon ab, wie Sie potentielle Energie definieren. Wenn Sie nur die potenzielle Gravitationsenergie berücksichtigen, scheint das Auto plötzlich kinetische Energie gewonnen zu haben, ohne potenzielle Energie zu verlieren, aber in Wirklichkeit ist es das Benzin im Auto, das von einer Form höherer potenzieller Energie in etwas mit niedrigerem Potenzial umgewandelt wird Energie und die entstehende Wärme wird für Arbeit verwendet, was wiederum das Auto schneller fahren lässt und zu seiner erhöhten kinetischen Energie beiträgt.
Meines Wissens gilt potenzielle Energie + kinetische Energie + Verluste = Konstante wahrscheinlich für alles, was Ihnen in der Mechanik begegnet. Sie werden wahrscheinlich auch konservative Kräfte behandeln und wie nichtkonservative Kräfte nicht garantieren, dass Umwandlungen zwischen potentieller Energie und kinetischer Energie null Verluste haben.
Wouter
Xin Wang
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