- Vad är mekanisk energi?
- Typer av mekanisk energi
- Exempel på mekanisk energi
- Kinetisk och potentiell mekanisk energi
Vi förklarar vad mekanisk energi är och hur den kan klassificeras. Även exempel och potentiell och kinetisk mekanisk energi.
Vad är mekanisk energi?
Mekanisk energi är summan av den kinetiska energin och den potentiella energin hos en kropp eller systemet. Kinetisk energi är den energi som kroppar har i sig rörelse, eftersom det beror på deras hastigheter och deras massor. Potentiell energi, å andra sidan, är förknippad med arbetet med krafter som kallas konservativa, såsom de elastiska och gravitationskrafterna, som beror på kropparnas massa och deras position och strukturera.
De Principen för bevarande av energi fastställer att mekanisk energi bevaras (förblir konstant) så länge som krafterna som verkar på kroppen eller systemet är konservativa, det vill säga att de inte får systemet att förlora energi. Denna princip kan skrivas matematiskt enligt följande:
Emec = Ec + Ep = cte
varEc ärRörelseenergi av systemet ochEp hanspotentiell energi, som kan vara gravitationell, elastisk, elektrisk, etc.
Detta förhållande håller inte om systemet påverkas av icke-konservativa krafter. Vid t.ex. rörelser på ytor med friktion (som de flesta ytor) försvinner den kinetiska energin i form av värme. Den mekaniska energin i ett system kan också gå förlorad i form av värme, till exempel i termodynamiska system där mekanisk energi kan omvandlas till termisk.
Mekanisk energi används ofta för att utföra arbete eller omvandla den till andra energiformer, t.exhydraulisk energi (när människan utnyttjar den potentiella energin från fallande vatten för att utföra arbete). Ett annat exempel är vindkraft ellerHavsvattenenergi, som använder den kinetiska energin från vinden och tidvattnet för att omvandla dem till en annan typ av användbar energi.
Typer av mekanisk energi
Mekanisk energi är summan av följande energier:
- Rörelseenergi. Det är den energi som föremål eller ett rörligt system besitter, och som beror på deras hastighet och deras massa. Till exempel: en boll i rörelse.
- Potentiell energi. Det är energin som är associerad med en kropps position inom ett konservativt kraftfält, såsom gravitation, elastisk, elektrisk, etc. I sin tur kan potentiell energi vara två typer:
- Potentiell gravitationsenergi. Det är energin som beror på handlingen avallvar över kropparna. Till exempel: ett föremål som faller från en viss höjd.
- Elastisk potentiell energi. Det är den energi som innehas av system som deformerats av en tvinga. Energin finns kvar i systemet tills kraften inte längre appliceras och därmed återgår systemet till sin ursprungliga form och omvandlar den elastiska energin till kinetisk energi. Till exempel: en fjäder som sträcks eller dras ihop med hjälp av en yttre kraft som, när den inte appliceras, låter fjädern återgå till sitt normala jämviktsläge.
Exempel på mekanisk energi
Några möjliga exempel på mekanisk energi i dess olika former är följande:
- En berg-och dalbana. På sin högsta punkt kommer vagnen att ha samlat på sig tillräckligt med gravitationsenergi (på grund av höjden) för att fritt falla en sekund senare och omvandla allt till kinetisk energi (på grund av rörelse) och nå blixtrande hastigheter.
- En väderkvarn. Vindens kinetiska energi ger en skjuts till kvarnens blad som övergår i mekaniskt arbete: vridning av kugghjulet som ska mala kornen lägre.
- En pendel Den gravitationella potentiella energin förvikt den omvandlas till kinetisk energi för att få den att röra sig längs sin väg och bevara den totala mekaniska energin.
- En språngbräda. Den badande som hoppar från en trampbräda använder sin vikt (gravitationspotentialenergi) för att deformera hoppbrädan nedåt (elastisk potentiell energi) och detta, när den återtar sin form, trycker den uppåt och ökar dess höjd (mer gravitationspotential) som påverkar den omvandlas ofta till kinetisk energi vid fritt fall i vattnet.
Kinetisk och potentiell mekanisk energi
Som redan har sagts involverar mekanisk energi två energier: kinetisk och potential.
Den första kan beräknas med den enkla formeln förEc = ½ m. v2 och din enhet av mått på Internationellt system kommer att vara Joule (J).
Istället är potentiell energi mängden energi som lagras i systemet på grund av dess speciella konfiguration eller dess positionering i förhållande till ett kraftfält (gravitationell, elastisk eller elektromagnetisk). Denna energi kan omvandlas till andra former av energi, såsom själva kinetiken.