• Mis on mehaaniline energia?
• Mehaanilise energia liigid
• Näited mehaanilisest energiast
• Kineetiline ja potentsiaalne mehaaniline energia

Selgitame, mis on mehaaniline energia ja kuidas seda klassifitseerida. Samuti näited ning potentsiaalne ja kineetiline mehaaniline energia.

Mehaaniline energia hõlmab nii objekti kineetilist, elastset kui ka potentsiaalset energiat.

Mis on mehaaniline energia?

Mehaaniline energia on keha kineetilise energia ja potentsiaalse energia summa või süsteem. Kineetiline energia on energia, mis kehades on liikumine, kuna see sõltub nende kiirusest ja massist. Potentsiaalne energia seevastu on seotud jõudude tööga, mida nimetatakse konservatiivideks, nagu elastsus- ja gravitatsioonijõud, mis sõltuvad kehade massist ja asendist ning struktuur.

The Energiasäästu põhimõte kehtestab, et mehaaniline energia säilib (jääb konstantseks) seni, kuni kehale või süsteemile mõjuvad jõud on konservatiivsed, st ei pane süsteemi energiat kaotama. Selle põhimõtte saab matemaatiliselt kirjutada järgmiselt:

Emec = Ec + Ep = cte

kusEc onKineetiline energia süsteemist jaEp temapotentsiaalne energia, mis võib olla gravitatsiooniline, elastne, elektriline jne.

See suhe ei kehti, kui süsteemi mõjutavad mittekonservatiivsed jõud. Näiteks hõõrduvatel pindadel (nagu enamikel pindadel) liikumisel hajub kineetiline energia soojust. Süsteemi mehaaniline energia võib kaotsi minna ka soojuse kujul, näiteks termodünaamilistes süsteemides, milles mehaanilist energiat saab muundada soojus.

Mehaanilist energiat kasutatakse sageli tööde tegemiseks või selle muundamiseks muudeks energialiikideks, näitekshüdroenergia (kui inimene kasutab ära langeva vee potentsiaalset energiat töö tegemiseks). Teine näide on tuuleenergia võiMerevee energia, mis kasutab tuule ja loodete kineetilist energiat, et muuta need teist tüüpi kasulikuks energiaks.

Mehaanilise energia liigid

Kineetiline energia on seotud objektide kiiruse ja nihkega.

Mehaaniline energia on järgmiste energiate summa:

• Kineetiline energia. See on objektide või liikuva süsteemi energia, mis sõltub nende kiirusest ja nende kiirusest mass. Näiteks: pall liikumises.
• Potentsiaalne energia. See on energia, mis on seotud keha asukohaga konservatiivses jõuväljas, nagu gravitatsiooniline, elastne, elektriline jne. Potentsiaalne energia võib omakorda olla kahte tüüpi:
  • Gravitatsiooni potentsiaalne energia. See on energia, mis on tingitud selle tegevusestgravitatsiooni üle kehade. Näiteks: objekt, mis langeb teatud kõrguselt.
  • Elastne potentsiaalne energia. See on energia, mida omavad süsteemid, mis on deformeerunud a jõudu. Energia püsib süsteemis seni, kuni jõudu enam ei rakendata ja seega naaseb süsteem oma esialgsele kujule, muutes elastse energia kineetiliseks energiaks. Näiteks: vedru, mis on venitatud või kokkutõmbunud välisjõu toimel, mis, kui seda ei rakendata, laseb vedrul naasta normaalsesse tasakaaluasendisse.

Näited mehaanilisest energiast

Mõned võimalikud näited mehaanilisest energiast selle erinevates vormides on järgmised:

• Vuoristorata käru. Kõrgeimas punktis on vanker kogunud piisavalt gravitatsiooni potentsiaalset energiat (kõrguse tõttu), et üks sekund hiljem vabalt kukkuda ja muuta see kõik kineetiliseks energiaks (liikumise tõttu) ja saavutada lõõskav kiirus.
• Tuuleveski. Tuule kineetiline energia annab veski labadele tõuke, mis muutub mehaaniliseks tööks: terad jahvatava käigu keeramine madalamaks.
• Pendel Gravitatsiooni potentsiaalne energiakaal see muundatakse kineetiliseks energiaks, et panna see oma rada mööda liikuma, säilitades kogu mehaanilise energia.
• Hüppelaud. Supleja, kes hüppab hüppelaualt, kasutab oma raskust (gravitatsioonipotentsiaalienergia) hüppelaua deformeerimiseks allapoole (elastne potentsiaalne energia) ja see, kui see taastab oma kuju, lükkab selle ülespoole, suurendades selle kõrgust (rohkem gravitatsioonipotentsiaali), mis seda mõjutavad. muundatakse vette vabal langemisel sageli kineetiliseks energiaks.

Kineetiline ja potentsiaalne mehaaniline energia

Nagu juba öeldud, hõlmab mehaaniline energia kahte energiat: kineetilist ja potentsiaalset energiat.

Esimene on arvutatav lihtsa valemigaEc = ½ m. v2 ja teie üksus mõõtmine juures Rahvusvaheline süsteem on džaulid (J).

Selle asemel on potentsiaalne energia energia hulk, mis on süsteemi salvestatud selle konkreetse konfiguratsiooni või jõudude (gravitatsioonilise, elastse või elektromagnetilise) välja suhtes paiknemise tõttu. Seda energiat on võimalik muundada muudeks energialiikideks, näiteks kineetikaks endaks.