• Що таке механічна енергія?
• Види механічної енергії
• Приклади механічної енергії
• Кінетична та потенційна механічна енергія

Ми пояснюємо, що таке механічна енергія і як її можна класифікувати. Також наведені приклади і потенційна і кінетична механічна енергія.

Механічна енергія включає як кінетичну, пружну та потенційну енергію об’єкта.

Що таке механічна енергія?

Механічна енергія — це сума кінетичної енергії та потенціальної енергії тіла або системи. Кінетична енергія - це енергія, яку мають тіла рух, оскільки це залежить від їхньої швидкості та їх маси. Потенційна енергія, з іншого боку, пов’язана з роботою сил, які називають консервативними, таких як сили пружності та тяжіння, які залежать від маси тіл та їхнього положення та структура.

The Принцип збереження енергії встановлює, що механічна енергія зберігається (залишається постійною), доки сили, що діють на тіло або систему, є консервативними, тобто вони не змушують систему втрачати енергію. Математично цей принцип можна записати так:

Emec = Ec + Ep = cte

деEc єКінетична енергія системи іеп йогопотенційна енергія, які можуть бути гравітаційними, пружними, електричними тощо.

Цей зв’язок не зберігається, якщо на систему впливають неконсервативні сили. Наприклад, у разі рухів по поверхнях з тертям (як і більшість поверхонь) кінетична енергія розсіюється у вигляді тепла. Механічна енергія системи також може бути втрачена у вигляді тепла, наприклад, у термодинамічних системах, в яких механічна енергія може бути перетворена в термічний.

Механічна енергія часто використовується для виконання роботи або перетворення її в інші форми енергії, наприкладгідравлічна енергія (коли людина використовує потенційну енергію падаючої води для виконання роботи). Іншим прикладом є енергія вітру абоЕнергія морської води, який використовує кінетичну енергію вітру і припливів для перетворення їх в інший вид корисної енергії.

Види механічної енергії

Кінетична енергія пов'язана зі швидкістю і переміщенням об'єктів.

Механічна енергія - це сума наступних енергій:

• Кінетична енергія. Це енергія, якою володіють об'єкти або рухома система, і яка залежить від їх швидкості та їхньої швидкості мас. Наприклад: м’яч у русі.
• Потенційна енергія. Це енергія, пов’язана з положенням тіла в консервативному силовому полі, такому як гравітаційне, пружне, електричне тощо. У свою чергу потенційна енергія може бути двох видів:
  • Гравітаційна потенційна енергія. Це енергія, яка обумовлена ​​дієютяжіння над тілами. Наприклад: предмет, який падає з певної висоти.
  • Пружна потенціальна енергія. Це енергія, якою володіють системи, деформовані а сила. Енергія залишається в системі до тих пір, поки сила не перестане діяти, і таким чином система повернеться до початкової форми, перетворюючи енергію пружності в кінетичну. Наприклад: пружина, яка розтягується або стискається за допомогою зовнішньої сили, яка, коли вона не прикладається, дозволяє пружині повернутися до свого нормального положення, рівноваги.

Приклади механічної енергії

Ось деякі можливі приклади механічної енергії в її різних формах:

• Візок для американських гірок. У найвищій точці візок накопичить достатню потенціальну гравітаційну енергію (завдяки висоті), щоб через секунду вільно впасти і перетворити всю її в кінетичну енергію (завдяки руху) і досягти неймовірної швидкості.
• Вітряний млин. Кінетична енергія вітру забезпечує поштовх до лопатей млина, що переходить у механічну роботу: перевертаючи шестерню, яка буде подрібнювати зерно, нижче.
• Маятник Гравітаційна потенціальна енергіявага він перетворюється в кінетичну енергію, щоб змусити його рухатися по своєму шляху, зберігаючи повну механічну енергію.
• Трамплін. Купальник, який стрибає з дошки для стрибків, використовує свою вагу (гравітаційну потенціальну енергію), щоб деформувати дошку для стрибків вниз (пружна потенційна енергія), і це, коли вона відновлює свою форму, штовхає її вгору, збільшуючи її висоту (більший гравітаційний потенціал), які діють на неї. часто перетворюється в кінетичну енергію під час вільного падіння у воду.

Кінетична та потенційна механічна енергія

Як уже було сказано, механічна енергія включає дві енергії: кінетичну і потенціальну.

Перше обчислюється за простою формулоюEc = ½ м. v2 і ваша одиниця вимірювання на Міжнародна система буде джоулі (J).

Натомість потенційна енергія — це кількість енергії, що зберігається в системі внаслідок її конкретної конфігурації або її розташування щодо поля сил (гравітаційних, пружних чи електромагнітних). Цю енергію можна перетворити в інші форми енергії, такі як сама кінетика.