механична енергия

Обясняваме какво е механична енергия и как може да бъде класифицирана. Също така, примери и потенциална и кинетична механична енергия.

Механичната енергия включва както кинетичната, така и еластичната, и потенциалната енергия на обект.

Какво е механична енергия?

Механичната енергия е сумата от кинетичната енергия и потенциалната енергия на тялото или система. Кинетичната енергия е енергията, която телата имат движение, тъй като това зависи от техните скорости и техните маси. Потенциалната енергия, от друга страна, се свързва с работата на силите, които се наричат ​​консервативни, като еластичните и гравитационните сили, които зависят от масата на телата и тяхното положение и структура.

В Принцип на запазване на енергията установява, че механичната енергия се запазва (остава постоянна), докато силите, действащи върху тялото или системата, са консервативни, тоест не карат системата да губи енергия. Този принцип може да се запише математически, както следва:

Emec = Ec + Ep = cte

къдетоEc еКинетична енергия на системата иеп неговатапотенциална енергия, които могат да бъдат гравитационни, еластични, електрически и др.

Тази връзка не е валидна, ако системата е засегната от неконсервативни сили. Например, в случай на движения върху повърхности с триене (както повечето повърхности), кинетичната енергия се разсейва под формата на топлина. Механичната енергия на една система може също да бъде загубена под формата на топлина, например в термодинамични системи, в които механичната енергия може да се преобразува в термичен.

Механичната енергия често се използва за извършване на работа или преобразуването й в други форми на енергия, като напримерхидравлична енергия (когато човекът се възползва от потенциалната енергия на падащата вода, за да извърши работа). Друг пример е вятърната енергия илиЕнергия на морската вода, който използва кинетичната енергия на вятъра и приливите, за да ги трансформира в друг вид полезна енергия.

Видове механична енергия

Кинетичната енергия е свързана със скоростта и преместването на обектите.

Механичната енергия е сумата от следните енергии:

  • Кинетична енергия. Това е енергията, притежавана от обекти или движеща се система и която зависи от тяхната скорост и тяхната маса. Например: топка в движение.
  • Потенциална енергия. Това е енергията, свързана с положението на тялото в рамките на консервативно силово поле, като гравитационно, еластично, електрическо и др. От своя страна потенциалната енергия може да бъде два вида:
    • Гравитационна потенциална енергия. Именно енергията се дължи на действието наземно притегляне над телата. Например: обект, който пада от определена височина.
    • Еластична потенциална енергия. Това е енергията, притежавана от системи, деформирани от a сила. Енергията остава в системата, докато силата вече не се прилага и по този начин системата се връща в първоначалната си форма, трансформирайки еластичната енергия в кинетична енергия. Например: пружина, която се разтяга или свива с помощта на външна сила, която, когато не е приложена, позволява на пружината да се върне в нормалното си положение, на равновесие.

Примери за механична енергия

Някои възможни примери за механична енергия в различните й форми са следните:

  • Количка за влакче в увеселителен парк. В най-високата си точка количката ще е натрупала достатъчно гравитационна потенциална енергия (поради височината), за да падне свободно една секунда по-късно и да преобразува цялата в кинетична енергия (поради движение) и да достигне изключителни скорости.
  • Вятърна мелница. Кинетичната енергия на вятъра осигурява тласък към лопатките на мелницата, който се превръща в механична работа: завъртане на зъбното колело, което ще смила зърната по-ниско.
  • Махало Гравитационната потенциална енергия натегло тя се превръща в кинетична енергия, за да се движи по пътя си, запазвайки общата механична енергия.
  • Трамплин. Къпещият се, който скача от дъска за гмуркане, използва тежестта си (гравитационна потенциална енергия), за да деформира дъската надолу (еластична потенциална енергия) и това, когато възвърне формата си, я избутва нагоре, увеличавайки височината си (повече гравитационен потенциал), които го въздействат често се превръща в кинетична енергия по време на свободно падане във водата.

Кинетична и потенциална механична енергия

Както вече беше казано, механичната енергия включва две енергии: кинетична и потенциална.

Първият се изчислява по простата формула наEc = ½ m. v2 и вашата единица на измерване в Международна система ще бъдат джаулите (J).

Вместо това, потенциалната енергия е количеството енергия, съхранявано в системата поради нейната конкретна конфигурация или нейното позициониране по отношение на поле на сили (гравитационно, еластично или електромагнитно). Тази енергия може да се преобразува в други форми на енергия, като самата кинетика.

!-- GDPR -->