energia mechaniczna

Fizyczny

2022

Wyjaśniamy, czym jest energia mechaniczna i jak można ją sklasyfikować. Również przykłady oraz potencjalna i kinetyczna energia mechaniczna.

Energia mechaniczna obejmuje zarówno energię kinetyczną, elastyczną, jak i potencjalną obiektu.

Co to jest energia mechaniczna?

Energia mechaniczna to suma energii kinetycznej i energii potencjalnej ciała lub system. Energia kinetyczna to energia, w której znajdują się ciała ruch, ponieważ zależy to od ich prędkości i ich mas. Z kolei energia potencjalna związana jest z działaniem sił zwanych konserwatywnymi, takich jak siły sprężyste i grawitacyjne, które zależą od masy ciał i ich położenia oraz Struktura.

ten Zasada zachowania energii ustala, że ​​energia mechaniczna jest zachowana (pozostaje stała), o ile siły działające na ciało lub układ są zachowawcze, to znaczy nie powodują utraty energii przez układ. Zasadę tę można zapisać matematycznie w następujący sposób:

Emec = Ec + Ep = cte

gdzieEc jestEnergia kinetyczna systemu iEp jegoenergia potencjalna, który może być grawitacyjny, elastyczny, elektryczny itp.

Ta zależność nie jest aktualna, jeśli na system wpływają siły niekonserwatywne. Na przykład w przypadku ruchów na powierzchniach tarcia (jak większość powierzchni) energia kinetyczna rozprasza się w postaci ciepło. Energia mechaniczna układu może być również tracona w postaci ciepła, na przykład w układach termodynamicznych, w których energia mechaniczna może być zamieniona na termiczny.

Energia mechaniczna jest często wykorzystywana do wykonywania pracy lub przekształcania jej w inne formy energii, takie jakenergia hydrauliczna (kiedy człowiek wykorzystuje potencjalną energię spadającej wody do pracy). Innym przykładem jest energia wiatrowa lubEnergia wody morskiej, który wykorzystuje energię kinetyczną wiatru i pływów do przekształcenia ich w inny rodzaj użytecznej energii.

Rodzaje energii mechanicznej

Energia kinetyczna jest związana z prędkością i przemieszczeniem obiektów.

Energia mechaniczna to suma następujących energii:

  • Energia kinetyczna. Jest to energia posiadana przez obiekty lub poruszający się układ, która zależy od ich prędkości i ich masa. Na przykład: piłka w ruchu.
  • Energia potencjalna. Jest to energia związana z pozycją ciała w konserwatywnym polu siłowym, takim jak grawitacyjne, sprężyste, elektryczne itp. Z kolei energia potencjalna może być dwojakiego rodzaju:
    • Grawitacyjna energia potencjalna. Jest to energia wynikająca z działaniapowaga nad ciałami. Na przykład: przedmiot, który spada z określonej wysokości.
    • Elastyczna Energia potencjalna. Jest to energia posiadana przez układy zdeformowane przez a zmuszać. Energia pozostaje w układzie do momentu, gdy siła nie jest już przykładana, a tym samym układ powraca do swojego pierwotnego kształtu, przekształcając energię sprężystości w energię kinetyczną. Na przykład: sprężyna, która jest rozciągana lub kurczona za pomocą siły zewnętrznej, która, gdy nie jest przyłożona, umożliwia sprężynie powrót do normalnego położenia równowagi.

Przykłady energii mechanicznej

Oto niektóre możliwe przykłady energii mechanicznej w jej różnych postaciach:

  • Wózek z kolejką górską. W najwyższym punkcie wózek zgromadzi wystarczającą ilość energii potencjalnej grawitacji (ze względu na wysokość), aby swobodnie opaść sekundę później i przekształcić ją w energię kinetyczną (z powodu ruchu) i osiągnąć oszałamiającą prędkość.
  • Wiatrak. Energia kinetyczna wiatru popycha ostrza młyna, co zamienia się w pracę mechaniczną: obracanie koła zębatego, które zmieli ziarna niżej.
  • Wahadło Grawitacyjna energia potencjalnawaga jest przekształcany w energię kinetyczną, aby poruszać się po swojej drodze, zachowując całkowitą energię mechaniczną.
  • Trampolina. Kąpiący się, skacząc z trampoliny, swoim ciężarem (grawitacyjna energia potencjalna) odkształca trampolinę w dół (elastyczna energia potencjalna) i ta, gdy odzyska swój kształt, pcha ją do góry zwiększając jej wysokość (większy potencjał grawitacyjny), które to działają jest często zamieniany na energię kinetyczną podczas swobodnego spadania do wody.

Kinetyczna i potencjalna energia mechaniczna

Jak już zostało powiedziane, energia mechaniczna obejmuje dwie energie: kinetyczną i potencjalną.

Pierwszy można obliczyć za pomocą prostego wzoruEc = ½ m. v2 i twoja jednostka pomiar w System międzynarodowy będą dżule (J).

Zamiast tego energia potencjalna to ilość energii zmagazynowanej w systemie ze względu na jego szczególną konfigurację lub położenie względem pola sił (grawitacyjnych, sprężystych lub elektromagnetycznych). Ta energia może zostać przekształcona w inne formy energii, takie jak sama kinetyka.

!-- GDPR -->