- Ce este energia mecanică?
- Tipuri de energie mecanică
- Exemple de energie mecanică
- Energia cinetică și mecanică potențială
Vă explicăm ce este energia mecanică și cum poate fi clasificată. De asemenea, exemple și energie mecanică potențială și cinetică.
Ce este energia mecanică?
Energia mecanică este suma energiei cinetice și a energiei potențiale a unui corp sau sistem. Energia cinetică este energia pe care o au corpurile circulaţie, deoarece depinde de vitezele și masele lor. Energia potențială, pe de altă parte, este asociată cu munca forțelor numite conservatoare, cum ar fi forțele elastice și gravitaționale, care depind de masa corpurilor și de poziția lor și structura.
The Principiul conservării energiei stabilește că energia mecanică este conservată (rămâne constantă) atâta timp cât forțele care acționează asupra corpului sau asupra sistemului sunt conservatoare, adică nu fac sistemul să piardă energie. Acest principiu poate fi scris matematic după cum urmează:
Emec = Ec + Ep = cte
UndeEc esteEnergie kinetică a sistemului șiEp a luienergie potențială, care poate fi gravitațional, elastic, electric etc.
Această relație nu este valabilă dacă sistemul este afectat de forțe neconservatoare. De exemplu, în cazul mișcărilor pe suprafețe cu frecare (ca majoritatea suprafețelor), energia cinetică se disipează sub formă de căldură. Energia mecanică a unui sistem se poate pierde și sub formă de căldură, de exemplu în sistemele termodinamice în care energia mecanică poate fi convertită în termic.
Energia mecanică este frecvent utilizată pentru a efectua lucrări sau pentru a o transforma în alte forme de energie, cum ar fienergie hidraulica (când omul profită de energia potențială a apei în cădere pentru a lucra). Un alt exemplu este energia eoliană sauEnergia apei de mare, care folosește energia cinetică a vântului și a mareelor pentru a le transforma într-un alt tip de energie utilă.
Tipuri de energie mecanică
Energia mecanică este suma următoarelor energii:
- Energie kinetică. Este energia deținută de obiecte sau de un sistem în mișcare și care depinde de viteza și de viteza lor masa. De exemplu: o minge în mișcare.
- Energie potențială. Este energia asociată cu poziția unui corp într-un câmp de forță conservator, cum ar fi gravitațional, elastic, electric etc. La rândul său, energia potențială poate fi de două tipuri:
- Energia potențială gravitațională. Este energia care se datorează acțiuniigravitatie peste trupuri. De exemplu: un obiect care cade de la o anumită înălțime.
- Energia potențială elastică. Este energia deținută de sistemele deformate de a forta. Energia rămâne în sistem până când forța nu mai este aplicată și astfel sistemul revine la forma sa inițială, transformând energia elastică în energie cinetică. De exemplu: un arc care este întins sau contractat prin intermediul unei forțe exterioare care, atunci când nu este aplicat, permite arcului să revină în poziția normală, de echilibru.
Exemple de energie mecanică
Câteva exemple posibile de energie mecanică în diferitele sale forme sunt următoarele:
- Un cărucior de tip roller coaster. În punctul său cel mai înalt, căruciorul va fi acumulat suficientă energie potențială gravitațională (datorită înălțimii) pentru a cădea liber o secundă mai târziu și a transforma totul în energie cinetică (datorită mișcării) și a atinge viteze fulgerătoare.
- O moară de vânt. Energia cinetică a vântului asigură o împingere lamelor morii care se transformă în lucru mecanic: rotirea angrenajului care va măcina mai jos boabele.
- Un pendul Energia potențială gravitațională agreutate este convertit în energie cinetică pentru a-l face să se miște pe calea sa, conservând energia mecanică totală.
- O trambulină. Scăldătorul care sare de pe o scufundă își folosește greutatea (energia potențială gravitațională) pentru a deforma scufunda în jos (energie potențială elastică) și aceasta, când își recăpătă forma, o împinge în sus crescându-și înălțimea (mai mult potențial gravitațional) care o acționează. este adesea convertită în energie cinetică în timpul căderii libere în apă.
Energia cinetică și mecanică potențială
După cum sa spus deja, energia mecanică implică două energii: cinetică și potențială.
Primul este calculat prin formula simplă aEc = ½ m. v2 și unitatea ta de măsurare la Sistemul internațional vor fi Joulii (J).
În schimb, energia potențială este cantitatea de energie stocată în sistem datorită configurației sale particulare sau poziționării sale în raport cu un câmp de forțe (gravitațional, elastic sau electromagnetic). Această energie este capabilă să fie convertită în alte forme de energie, cum ar fi cinetica însăși.