• Kas ir mehāniskā enerģija?
• Mehāniskās enerģijas veidi
• Mehāniskās enerģijas piemēri
• Kinētiskā un potenciālā mehāniskā enerģija

Mēs izskaidrojam, kas ir mehāniskā enerģija un kā to var klasificēt. Arī piemēri un potenciālā un kinētiskā mehāniskā enerģija.

Mehāniskā enerģija ietver gan objekta kinētisko, elastīgo un potenciālo enerģiju.

Kas ir mehāniskā enerģija?

Mehāniskā enerģija ir ķermeņa kinētiskās enerģijas un potenciālās enerģijas summa vai sistēma. Kinētiskā enerģija ir enerģija, kas atrodas ķermeņos kustība, jo tas ir atkarīgs no to ātruma un masas. No otras puses, potenciālā enerģija ir saistīta ar spēku, ko sauc par konservatīviem, darbu, piemēram, elastības un gravitācijas spēki, kas ir atkarīgi no ķermeņu masas un to stāvokļa un struktūra.

The Enerģijas saglabāšanas princips nosaka, ka mehāniskā enerģija tiek saglabāta (paliek nemainīga), kamēr spēki, kas iedarbojas uz ķermeni vai sistēmu, ir konservatīvi, tas ir, tie neliek sistēmai zaudēt enerģiju. Šo principu matemātiski var uzrakstīt šādi:

Emec = Ec + Ep = cte

kurEc irKinētiskā enerģija sistēmas unEp viņapotenciālā enerģija, kas var būt gravitācijas, elastīga, elektriskā utt.

Šīs attiecības nav spēkā, ja sistēmu ietekmē nekonservatīvi spēki. Piemēram, kustībās uz virsmām ar berzi (tāpat kā vairumam virsmu), kinētiskā enerģija izkliedējas karstums. Sistēmas mehānisko enerģiju var zaudēt arī siltuma veidā, piemēram, termodinamiskās sistēmās, kurās mehānisko enerģiju var pārvērst termiski.

Mehānisko enerģiju bieži izmanto, lai veiktu darbu vai pārvērstu to citos enerģijas veidos, piemēram,hidrauliskā enerģija (kad cilvēks izmanto krītoša ūdens potenciālo enerģiju, lai veiktu darbu). Vēl viens piemērs ir vēja enerģija vaiJūras ūdens enerģija, kas izmanto vēja un plūdmaiņu kinētisko enerģiju, lai pārveidotu tos cita veida noderīgā enerģijā.

Mehāniskās enerģijas veidi

Kinētiskā enerģija ir saistīta ar objektu ātrumu un pārvietošanos.

Mehāniskā enerģija ir šādu enerģiju summa:

• Kinētiskā enerģija. Tā ir enerģija, kas piemīt objektiem vai kustīgai sistēmai, un kas ir atkarīga no to ātruma un to masa. Piemēram: bumba kustībā.
• Potenciālā enerģija. Tā ir enerģija, kas saistīta ar ķermeņa stāvokli konservatīvā spēka laukā, piemēram, gravitācijas, elastīgā, elektriskā utt. Savukārt potenciālā enerģija var būt divu veidu:
  • Gravitācijas potenciālā enerģija. Tā ir enerģija, kas ir saistīta ar darbībusmagums pār ķermeņiem. Piemēram: objekts, kas nokrīt no noteikta augstuma.
  • Elastīgā potenciālā enerģija. Tā ir enerģija, kas piemīt sistēmām, kuras deformē a spēku. Enerģija paliek sistēmā, līdz spēks vairs netiek pielietots un tādējādi sistēma atgriežas sākotnējā formā, pārveidojot elastīgo enerģiju kinētiskā enerģijā. Piemēram: atspere, kas tiek izstiepta vai savilkta ar ārēju spēku, kas, ja tā netiek pielietota, ļauj atsperei atgriezties normālā līdzsvara stāvoklī.

Mehāniskās enerģijas piemēri

Daži iespējamie mehāniskās enerģijas piemēri tās dažādajās formās ir šādi:

• Amerikāņu kalniņi. Augstākajā punktā rati būs uzkrājuši pietiekami daudz gravitācijas potenciālās enerģijas (augstuma dēļ), lai pēc vienas sekundes brīvi nokristu un pārvērstu to visu kinētiskā enerģijā (kustības dēļ) un sasniegtu milzīgu ātrumu.
• Vējdzirnavas. Vēja kinētiskā enerģija nodrošina grūdienu dzirnavu asmeņiem, kas pārvēršas mehāniskā darbā: pagriežot zemāku zobratu, kas samals graudus.
• Svārsts Gravitācijas potenciālā enerģijasvars tas tiek pārvērsts kinētiskā enerģijā, lai tas kustētos pa savu ceļu, saglabājot kopējo mehānisko enerģiju.
• Tramplīns. Pirtnieks, kurš lec no niršanas dēļa, izmanto savu svaru (gravitācijas potenciālo enerģiju), lai deformētu niršanas dēli uz leju (elastīgā potenciālā enerģija), un tas, kad tas atgūst formu, stumj to uz augšu, palielinot tā augstumu (vairāk gravitācijas potenciāla), kas to iedarbojas. brīvā krišanas laikā ūdenī bieži tiek pārvērsta kinētiskā enerģijā.

Kinētiskā un potenciālā mehāniskā enerģija

Kā jau minēts, mehāniskā enerģija ietver divas enerģijas: kinētisko un potenciālo.

Pirmo var aprēķināt pēc vienkāršas formulasEc = ½ m. v2 un jūsu vienība mērīšana plkst Starptautiskā sistēma būs džouli (J).

Tā vietā potenciālā enerģija ir enerģijas daudzums, kas uzkrāts sistēmā tās īpašās konfigurācijas vai pozicionēšanas dēļ attiecībā pret spēku lauku (gravitācijas, elastīgo vai elektromagnētisko). Šo enerģiju var pārvērst citos enerģijas veidos, piemēram, pašā kinētikā.