Vad är mekanisk energi?
Mekanisk energi är summan av ett systems potential och kinetiska energi.
* Potential Energy (PE): Energi lagrad på grund av ett objekts position eller konfiguration. Exempel inkluderar:
* gravitationspotentialenergi: Energi lagrad på grund av ett objekts höjd över en referenspunkt.
* elastisk potentiell energi: Energi lagrad i en sträckt eller komprimerad fjäder.
* kinetic energi (KE): Energi som besatt av ett föremål på grund av dess rörelse. Det beror på objektets massa och hastighet.
Konservativa krafter:
Dessa krafter gör arbete som är oberoende av den väg som tagits. De har den egenskap som arbetet som gjorts av styrkan på ett objekt som flyttar från en punkt till en annan är densamma oavsett den väg som tagits. Exempel inkluderar:
* tyngdkraft: Det arbete som utförs av tyngdkraften bestäms endast av skillnaden i höjd, inte den väg som reste.
* elastiska krafter: Det arbete som gjorts av en fjäder bestäms endast av mängden komprimering eller sträckning, inte den väg som tagits.
icke-konservativa krafter:
Dessa krafter gör arbete som beror på den väg som tagits. Exempel inkluderar:
* friktion: Arbetet som utförs med friktion beror på det resade avståndet, inte bara de initiala och slutliga positionerna.
* Luftmotstånd: Arbetet som utförs av luftmotstånd beror också på den rest som reser.
Hur mekanisk energi bevaras:
I ett stängt system med endast konservativa krafter som agerar händer följande:
1. arbets-energi teorem: När konservativa krafter arbetar med ett objekt är det utförda arbetet lika med förändringen i objektets mekaniska energi.
2. Ingen energiförlust: Eftersom konservativa krafter inte sprider energi förblir den totala mekaniska energin konstant. Varje förändring i potentiell energi omvandlas direkt till kinetisk energi och vice versa.
Exempel:
Föreställ dig en boll som faller från en höjd. Så här bevaras mekanisk energi:
* Ursprungligen: Bollen har hög potentiell energi och låg kinetisk energi.
* när det faller: Tyngdkraften fungerar på bollen och omvandlar potentiell energi till kinetisk energi. Bollen accelererar och får hastighet.
* strax innan du träffar marken: Bollen har hög kinetisk energi och låg potentiell energi.
Viktig anmärkning:
* verkliga scenarier: I verkligheten finns det alltid några icke-konservativa krafter närvarande (t.ex. friktion, luftmotstånd). Dessa krafter orsakar en minskning av mekanisk energi och omvandlar den till andra former som värme.
* Stängt system: Begreppet mekanisk energibesparing är mest exakt i idealiska, stängda system där icke-konservativa krafter är försumbara.
Låt mig veta om du har fler frågor!
