FINAL TOOLBOX
04 // Интерактивный справочник формул // ЗАКОНЫ МЕХАНИКИ, ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМА И ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИE_total = K + U = ½ m v² + m g h + ½ k x² = constant

Закон сохранения механической энергии — кинетическая, потенциальная и упругая

Утверждает, что в замкнутой системе без трения и сопротивления среды сумма кинетической энергии K и потенциальной энергии U остаётся неизменной.

Справочная карточка формулы
Основная формула
E_total = K + U = ½ m v² + m g h + ½ k x² = constant
Выраженные формы
K = ½ m v² = p² / (2m) (Translational Kinetic Energy)
U_g = m g h, U_s = ½ k x² (Gravitational & Hookean Spring Potential)
v_bottom = √(v₀² + 2 g Δh) (Frictionless Descent Speed)
Переменные и единицы
Переменные и единицы — Conservation of Mechanical Energy — Kinetic, Potential & Spring Sheet
SymbolNameUnit
E_totalTotal Mechanical Energy (½mv² + mgh)J
mObject Mass (m)kg
vSpeed (v)m/s
hElevation Height (h)m
gGravitational Acceleration (g)m/s²
Исходные данные и параметры
[kg]
[m/s]
[m]
[m/s²]
Результат расчёта (Total Mechanical Energy (½mv² + mgh))
E_total =12,306.65J

Пояснения и вывод формулы

  • By the Work-Energy Theorem, net work done on a particle equals its change in kinetic energy: W_net = ΔK.
  • For a conservative force F = −∇U, the work done moving from point 1 to point 2 is W_cons = −(U₂ − U₁) = −ΔU.
  • Equating ΔK = −ΔU gives K₁ + U₁ = K₂ + U₂ = E_total.

Примеры с подробным решением

#1: A 50 kg rollercoaster car passes a 20 m crest at v₁ = 10 m/s. Find its total mechanical energy and speed at ground level (h₂ = 0).
m = 50 kgv₁ = 10 m/sh₁ = 20 mg = 9.80665 m/s²
E = ½(50)(100) + 50(9.80665)(20) = 2,500 J + 9,806.65 J = 12,306.65 J
→ E_total = 12,306.65 J; speed at bottom v₂ = √(2E/m) = 22.19 m/s
#2: Notice that mass m cancels out when solving for v₂ at the bottom of the drop.
v₁ = 10 m/sΔh = 20 m
v₂ = √(10² + 2 × 9.80665 × 20) = √(100 + 392.266)
→ v₂ = 22.19 m/s for any mass m
Был ли этот инструмент полезен?

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Как пользоваться онлайн-инструментом «Закон сохранения механической энергии — кинетическая, потенциальная и упругая»?+

Введите известные параметры или перемещайте ползунки для мгновенного расчёта Закон сохранения механической энергии — кинетическая, потенциальная и упругая по формуле E_total = K + U = ½ m v² + m g h + ½ k x² = constant прямо в браузере. Утверждает, что в замкнутой системе без трения и сопротивления среды сумма кинетической энергии K и потенциальной энергии U остаётся неизменной.

Можно ли скачать график или расчёт из «Закон сохранения механической энергии — кинетическая, потенциальная и упругая»?+

Да, все вычисления выполняются локально в браузере. Вы можете скачать векторный SVG, растровый PNG, таблицу CSV или распечатать лист с решением.

Можно ли очистить демонстрационные данные в «Закон сохранения механической энергии — кинетическая, потенциальная и упругая» и начать с нуля?+

Да. Нажмите кнопку очистки в верхней части инструмента, чтобы сбросить поля и ввести собственные данные с чистого листа, либо верните пример одним нажатием.