• Mitä mekaaninen energia on?
• Mekaanisen energian tyypit
• Esimerkkejä mekaanisesta energiasta
• Kineettinen ja potentiaalinen mekaaninen energia

Selitämme mitä mekaaninen energia on ja miten se voidaan luokitella. Myös esimerkkejä ja potentiaalista ja kineettistä mekaanista energiaa.

Mekaaninen energia sisältää sekä esineen kineettisen, elastisen että potentiaalisen energian.

Mitä mekaaninen energia on?

Mekaaninen energia on kehon liike-energian ja potentiaalisen energian summa tai järjestelmä. Kineettinen energia on energiaa, joka kehossa on liikettä, koska se riippuu niiden nopeuksista ja massoista. Potentiaalienergia puolestaan ​​liittyy konservatiiveiksi kutsuttujen voimien työhön, kuten kimmo- ja gravitaatiovoimiin, jotka riippuvat kappaleiden massasta ja niiden sijainnista sekä rakenne.

The Energiansäästön periaate vahvistaa, että mekaaninen energia säilyy (pysyy vakiona) niin kauan kuin kehoon tai järjestelmään vaikuttavat voimat ovat konservatiivisia, eli ne eivät aiheuta järjestelmän menetystä energiaa. Tämä periaate voidaan kirjoittaa matemaattisesti seuraavasti:

Emec = Ec + Ep = cte

missäEc onKineettinen energia järjestelmästä jaEp hänenMahdollinen energia, joka voi olla painovoimainen, elastinen, sähköinen jne.

Tämä suhde ei päde, jos järjestelmään vaikuttavat ei-konservatiiviset voimat. Esimerkiksi liikkeissä kitkaisilla pinnoilla (kuten useimmat pinnat), kineettinen energia hajoaa lämpöä. Järjestelmän mekaaninen energia voi myös hävitä lämmön muodossa, esimerkiksi termodynaamisissa järjestelmissä, joissa mekaaninen energia voidaan muuntaa lämpö.

Mekaanista energiaa käytetään usein työn suorittamiseen tai sen muuntamiseen muiksi energiamuodoiksi, kuten esimhydraulinen energia (kun ihminen hyödyntää putoavan veden potentiaalista energiaa tehdäkseen työtä). Toinen esimerkki on tuulivoima taiMerivesi energiaa, joka käyttää tuulen ja vuoroveden kineettistä energiaa muuntaakseen ne toisen tyyppiseksi hyödylliseksi energiaksi.

Mekaanisen energian tyypit

Kineettinen energia liittyy nopeuteen ja esineiden siirtymiseen.

Mekaaninen energia on seuraavien energioiden summa:

• Kineettinen energia. Se on esineiden tai liikkuvan järjestelmän hallussa olevaa energiaa, joka riippuu niiden nopeudesta ja niiden nopeudesta massa-. Esimerkiksi: pallo liikkeessä.
• Mahdollinen energia. Se on energiaa, joka liittyy kehon sijaintiin konservatiivisessa voimakentässä, kuten gravitaatio, elastisuus, sähkö jne. Potentiaalienergiaa puolestaan ​​voi olla kahta tyyppiä:
  • Gravitaatiopotentiaalienergia. Se on energia, joka johtuu toiminnastapainovoima ruumiiden yli. Esimerkiksi: esine, joka putoaa tietystä korkeudesta.
  • Elastinen potentiaalienergia. Se on energiaa, jonka systeemit ovat muuttaneet a pakottaa. Energia pysyy järjestelmässä, kunnes voimaa ei enää kohdisteta ja siten järjestelmä palaa alkuperäiseen muotoonsa muuttaen elastisen energian liike-energiaksi. Esimerkiksi: jousi, jota venytetään tai supistuu ulkoisen voiman avulla, joka sallii jousen palata normaaliasentoonsa, kun sitä ei kohdisteta.

Esimerkkejä mekaanisesta energiasta

Joitakin mahdollisia esimerkkejä mekaanisesta energiasta sen eri muodoissa ovat seuraavat:

• Vuoristoratakärry. Korkeimmassa kohdassaan kärryyn on kertynyt tarpeeksi gravitaatiopotentiaalienergiaa (korkeuden vuoksi), jotta se putoaa vapaasti sekunnin kuluttua ja muuntaa kaiken kineettiseksi energiaksi (liikkeestä johtuen) ja saavuttaa räjähtävän nopeuden.
• Tuulimylly. Tuulen liike-energia antaa myllyn siipille työnnön, joka muuttuu mekaaniseksi työksi: jyvät jauhavan vaihteen kääntäminen alemmaksi.
• Heiluri Gravitaatiopotentiaalienergiapaino se muunnetaan kineettiseksi energiaksi, jotta se liikkuu polkuaan pitkin, mikä säästää mekaanista kokonaisenergiaa.
• Ponnahduslauta. Ponnahduslaudalta hyppäävä uimari käyttää painoaan (gravitaatiopotentiaalienergia) ponnahduslaudan muotoaan alaspäin (elastinen potentiaalienergia) ja tämä, kun se saa muotonsa takaisin, työntää sitä ylöspäin nostaen sen korkeutta (enemmän gravitaatiopotentiaalia), mikä vaikuttaa siihen. muuttuu usein kineettiseksi energiaksi vapaan pudotuksen aikana veteen.

Kineettinen ja potentiaalinen mekaaninen energia

Kuten jo sanottiin, mekaaniseen energiaan liittyy kaksi energiaa: kineettinen ja potentiaalinen energia.

Ensimmäinen on laskettavissa yksinkertaisella kaavallaEc = ½ m. v2 ja yksikkösi mittaus klo Kansainvälinen järjestelmä on joule (J).

Sen sijaan potentiaalienergia on järjestelmään varastoitunut energiamäärä sen erityisestä konfiguraatiosta tai sen sijainnista suhteessa voimakenttään (gravitaatio, elastinen tai sähkömagneettinen). Tämä energia voidaan muuntaa muiksi energiamuodoiksi, kuten itse kinetiikkaksi.