1. Énergie potentielle:
* Lorsqu'un objet est élevé à une certaine hauteur, il gagne une énergie potentielle (PE) en raison de sa position dans le champ gravitationnel de la Terre. Cette énergie potentielle est stockée et peut être exprimée comme suit: pe =mgh , où:
* m est la masse de l'objet
* g L'accélération est-elle due à la gravité
* h est la hauteur au-dessus du point de référence (généralement au niveau du sol)
2. Conversion de l'énergie potentielle:
* Au fur et à mesure que l'objet tombe, son énergie potentielle est convertie en énergie cinétique (KE) en raison de son mouvement. ke =1/2 mv² , où v est la vitesse de l'objet.
3. Transfert d'énergie:
* Lorsque l'objet en chute a un impact sur le cylindre, l'énergie cinétique est transférée au cylindre. Cependant, ce transfert d'énergie n'est pas parfaitement efficace. Une partie de l'énergie est perdue en raison de:
* déformation du cylindre: Le cylindre peut se déformer sur l'impact, absorbant une certaine énergie à mesure qu'il change de forme.
* Sound: L'impact peut générer du son, ce qui emporte une certaine énergie.
* chaleur: L'impact entraînera une augmentation de la température interne du cylindre en raison de la friction entre ses molécules.
4. Énergie thermique:
* La chaleur générée pendant l'impact augmente l'énergie thermique du cylindre. Ceci est le résultat direct de l'énergie potentielle perdue par l'objet tombant.
Résumé de la relation:
L'augmentation de l'énergie thermique du cylindre est directement proportionnelle à l'énergie potentielle perdue par l'objet tombant, moins l'énergie perdue à d'autres formes comme la déformation, le son, etc. Dans un scénario idéal sans perte d'énergie, le changement d'énergie thermique du cylindre serait égal à l'énergie potentielle perdue par l'objet de chute.
Exemple:
Imaginez qu'une masse de 1 kg est tombée d'une hauteur de 10 mètres sur un cylindre. L'énergie potentielle initiale de la masse est:
* Pe =(1 kg) * (9,8 m / s²) * (10 m) =98 joules
Si toute l'énergie est convertie en énergie thermique dans le cylindre, l'énergie thermique du cylindre augmenterait de 98 joules. Cependant, en réalité, une certaine énergie serait perdue sous d'autres formes, entraînant une augmentation légèrement inférieure de l'énergie thermique.
