8.11
Ein Energiediagramm ist ein Diagramm der potentiellen Energie als Funktion der Position eines Objekts, wenn eine konservative Kraft auf es einwirkt. Aufgrund der konservativen Nettokräfte, die auf das Objekt wirken, ist die gesamte mechanische Energie des Systems konstant.
Stellen Sie sich einen Skater an einem Rastpunkt A auf einer reibungslosen Parabelrampe mit der Höhe y vor. Die potentielle Gravitationsenergie des Schlittschuhläufers ist also gleich mgy, während seine kinetische Energie Null ist.
Wenn sich der Schlittschuhläufer nach unten bewegt, nimmt seine potentielle Energie um x2 ab.
Am unteren Ende der Rampe wird die potentielle Energie des Skaters gegen Null angelangt, während seine kinetische Energie das Maximum erreicht.
Wenn sich der Schlittschuhläufer in Richtung Punkt B bewegt, erreicht die potentielle Energie einen Maximalwert, wobei die kinetische Energie gegen Null geht.
Da die Rampe reibungsfrei ist, führt der Skater eine oszillierende Bewegung am unteren Ende der Rampe aus. Somit ist die Kraft, die auf den Schlittschuhläufer wirkt, eine negative Ableitung der potentiellen Energie zu diesem gegebenen Zeitpunkt.
Die Dynamik eines mechanischen Systems kann leicht verstanden werden, indem man ein Energie-Diagramm interpretiert. Da Energie eine skalare Größe ist,…
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