Cómo calcular la cantidad de energía perdida en un automóvil de juguete

Una muy buena pregunta es. Pero el nivel de información que solicita depende de los instrumentos que tenga para medirlo. Así que intentaré responder suponiendo que estoy en casa, no en el laboratorio de Física.

Por lo tanto, es un automóvil simple operado por resorte, por lo que cuando lo tira hacia atrás, la cantidad de energía potencial almacenada es 1/2 kx ^ 2. Espero que sepas el valor de k, ya que depende del material, y x es la cantidad de desplazamiento en primavera. No es linealmente igual al desplazamiento en el suelo, pero menos. Supongamos que una llanta de 1 pulgada de diámetro cuando se tira hacia atrás por 6 pulgadas comprime el resorte por 0.5 pulgadas. (Son mis propias figuras asumidas). He ignorado la energía térmica y la energía del sonido aquí.

Ahora, cuando lo sueltes, se convertirá en energía cinética y energía de calor debido a la fricción. En cualquier momento, si puede medir la velocidad del automóvil, entonces 1/2 mv ^ 2 le daría la energía cinética. En ese mismo momento, la diferencia en PE-KE le dará la energía perdida en el entorno en forma de calor y sonido. Cuando el automóvil finalmente se detiene, toda la energía se pierde en el entorno. Conservación simple de energía.

Suposiciones: el automóvil está funcionando en una superficie plana. El automóvil no tiene carga electrostática. Está viendo el automóvil desde la misma referencia donde está parado. El automóvil es un automóvil (materia) no ondulante. Solo se usa la física de la escuela secundaria, no se usa ninguna mecánica cuántica.

Gracias. Dígame si hay correcciones o formas alternativas.

Vikas Pratap Singh ha dado una buena respuesta. Solo estoy elaborando la forma en que debe hacerse.

Energía perdida = Energía dada o almacenada – Energía utilizada para el trabajo real (transporte)

1. La entrada de energía será igual a la energía potencial almacenada en el juguete que se da girando la llave con la mano. El resorte utilizado en este tipo de juguetes es un resorte en espiral. No sé cómo medir exactamente la rotación de tu mano dando vueltas al resorte. Pero creo que puede dar vueltas en números enteros que se pueden convertir a grados [matemáticas] N1 (radianes) [/ matemáticas]. Ahora la cantidad de vueltas que se le da a la llave se reducirá por engranajes en el ensamblaje del tren de engranajes. Por lo tanto, tendrá que medir los dientes del engranaje y correlacionarlos para obtener la relación de engranaje final [matemática] GR [/ matemática]. Por lo tanto, obtendrá los giros exactos en el resorte [matemática] N2 (radianes) [/ matemática]. (Tren de engranajes lea esto). Springs ha elaborado muy bien la forma de medir la rigidez [matemática] K [/ matemática] de los resortes espirales. Supongo que tiene al menos un calibrador verneir para medir el grosor del alambre de resorte. Se supone que los resortes espirales tienen lineal [matemática] K [/ matemática]. La energía almacenada en la primavera será [matemática] Energía almacenada = 1/2 * K * N2 ^ 2 [/ matemática]
2. La energía maximizada para el trabajo real será el desplazamiento de la Fuerza por desplazamiento. La fuerza contra la cual se realiza el trabajo es la fuerza de fricción [matemática] umg [/ matemática] u es el coeficiente de fricción entre la superficie y el neumático (deberá asumirlo si no está disponible en los libros de datos, generalmente es 0.65–0.8) , m es la masa del juguete yg es la aceleración debida a la gravedad. Puede medir fácilmente la distancia recorrida en automóvil [matemática] s. Energía utilizada para el transporte = umg * s [/ math]

W = F * s

W = trabajo = energía (julio)

F = fuerza (Newton)

s = distancia (metro)

Si pudieras medir la fuerza necesaria para mover el carro de juguete, y medir la distancia que recorre el carro de juguete después de estar arriba, podrías usar el cálculo anterior para calcular el trabajo realizado por el resorte.

Pero cuánta energía se pierde … De lo que realmente necesita calcular la energía potencial puesta en la primavera, que ya se encuentra en otras respuestas.

Éxito con esta pregunta.

Gracias por a2a

Energía que pones = fuerza por distancia. No es la fuerza vertical que usa para mantener la tracción, sino solo el componente de fuerza horizontal multiplicado por la distancia horizontal que lo mueve hacia atrás. Es probable que esta fuerza solo sea de unas pocas onzas y la distancia de unos pocos pies, por lo que la energía es probablemente una fracción de libra-pie. Toda esta energía se usa para acelerar el automóvil, y todo termina en el medio ambiente como calor.