Energiameccanica è quantità fisica scalata, misurato in joule, secondo il SI. È la somma delle energie cinetica e potenziale di un sistema fisico. Nei sistemi conservativi, cioè senza attrito, l'energia meccanica rimane costante.
Vedi anche:Elettrostatica: cos'è la carica elettrica, l'elettrificazione, l'elettricità statica e altri concetti
Introduzione all'energia meccanica
Quando una particella con massa si muoveliberamente attraverso lo spazio, di sicuro velocità e senza subire l'azione di forza alcuni, diciamo che porta con sé una quantità di energia puracinetica. Tuttavia, se questa particella inizia a subire una sorta di interazione (gravitazionale, elettrico, magnetico o elastico, per esempio), diciamo che ha anche un energiapotenziale.
L'energia potenziale è quindi una forma di energia che può essere immagazzinata o immagazzinata; mentre l'energia cinetica è quella relativa alla velocità della particella.
Ora che abbiamo definito i concetti di energia cinetica ed energia potenziale, possiamo capire più chiaramente cosa sia l'energia meccanica: è la totalità dell'energia relativa allo stato di movimento di un corpo.
Vedi anche: Elementi, formule e concetti principali relativi ai circuiti elettrici
Formule di energia meccanica
La formula di energiacinetica, che riguarda pasta (m) e il velocità (v) del corpo, ecco, controlla:
EÇ - energia cinetica
m - pasta
v - velocità
P – quantità di movimento
IL energiapotenziale, a sua volta, esiste in forme diverse. Le più comuni, tuttavia, sono le energie potenziali gravitazionali ed elastiche, le cui formule sono riportate di seguito:
K – costante elastica (N/m)
X – deformazione
Mentre il energia potenziale gravitazionale, come suggerisce il nome, è legato alla gravità locale e all'altezza alla quale un corpo si trova rispetto al suolo, la energiapotenzialeelastico sorge quando si deforma un corpo elastico, come quando allunghiamo un elastico.
In questo esempio, tutta l'energia potenziale viene "immagazzinata" nell'elastico e vi si può accedere in seguito. Per farlo è sufficiente rilasciare la striscia in modo che tutta l'energia potenziale elastica si trasformi in energia cinetica.
La somma di queste due forme di energia, cinetica e potenziale, si chiama energia meccanica:
EM - energia meccanica
EÇ - energia cinetica
EP - energia potenziale
Conservazione dell'energia meccanica
IL conservazione dell'energia è uno dei principi di fisica. Secondo lui, la quantità totale di energia in un sistema deve essere conservata. In altre parole, il l'energia non si perde maiocreato, ma piuttosto convertiti in forme diverse.
Naturalmente, il principio di conservazione dell'energia meccanica deriva dal principio di conservazione dell'energia. Diciamo che l'energia meccanica si conserva quando non ce ne sonoforze dissipative, come l'attrito o la resistenza dell'aria, in grado di trasformarla in altre forme di energia, come termico.
check-out esempi:
Quando una scatola pesante scivola su una rampa di attrito, parte del l'energia cinetica della scatola viene dissipata, e poi l'interfaccia tra la scatola e la rampa soffre un po' aumento di temperatura: È come se l'energia cinetica della scatola venisse trasferita agli atomi all'interfaccia, facendoli oscillare sempre di più. Lo stesso accade quando si preme il freno di un'auto: il disco del freno diventa sempre più caldo, fino a quando l'auto non si ferma completamente.
Vedi anche:Cos'è la forza di attrito? Dai un'occhiata alla nostra mappa mentale
In un situazione ideale, in cui il movimento avviene senza l'azione di alcuna forza dissipativa, l'energia meccanica sarà conservata. Immagina una situazione in cui un corpo oscilla liberamente senza alcun attrito con l'aria. In questa situazione, due punti A e B, relativi alla posizione del pendolo, seguono questa relazione:
ECATTIVO – Energia meccanica nel punto A
EMB – Energia meccanica nel punto B
EQUI – Energia cinetica nel punto A
ECB – Energia cinetica nel punto B
EPADELLA – Energia potenziale nel punto A
EPB – Energia potenziale nel punto B
Date due posizioni di un sistema fisico ideale, senza attrito, l'energia meccanica nel punto A e l'energia meccanica nel punto B saranno uguali in grandezza. Tuttavia, è possibile che, in diverse parti di questo sistema, le energie cinetica e potenziale cambino misura in modo che la loro somma rimanga la stessa.
Vedi anche: Prima, Seconda e Terza Legge di Newton – Introduzione, Mappa Mentale ed Esercizi
Esercizi sull'energia meccanica
Domanda 1) Un camion di 1500 kg viaggia a 10 m/s su un viadotto di 10 m, costruito sopra un viale trafficato. Determinare il modulo dell'energia meccanica del camion in relazione al viale.
Dati: g = 10 m/s²
a) 1.25.104 J
b) 7,25.105 J
c) 1.5105 J
d) 2.25.105 J
e) 9.3.103 J
Modello: lettera D
Risoluzione:
Per calcolare l'energia meccanica del camion, aggiungeremo l'energia cinetica con l'energia potenziale gravitazionale, osserva:
Sulla base del calcolo di cui sopra, abbiamo riscontrato che l'energia meccanica di questo camion rispetto al pavimento del viale è pari a 2,25,105 J, quindi, la risposta corretta è la lettera d.
Domanda 2) Un serbatoio d'acqua cubico, 10.000 l, è riempito a metà del suo volume totale e posizionato a 15 m dal suolo. Determinare l'energia meccanica di questo serbatoio d'acqua.
a) 7.5.105 J
b) 1.5.105 J
c) 1.5.106 J
d) 7.5.103 J
e) 5.0.102 J
Modello: Lettera a
Risoluzione:
Una volta riempito il serbatoio dell'acqua a metà del suo volume e sapendo che 1 l d'acqua corrisponde a una massa di 1 kg, calcoleremo l'energia meccanica del serbatoio dell'acqua. Pertanto, è importante rendersi conto che, a riposo, l'energia cinetica del corpo è uguale a 0, e quindi la sua energia meccanica sarà uguale alla sua energia potenziale.
In base al risultato ottenuto, l'alternativa corretta è la lettera a.
Domanda 3) Per quanto riguarda l'energia meccanica di un sistema conservativo, esente da forze dissipative, verificare l'alternativa corretta:
a) In presenza di attrito, o altre forze dissipative, l'energia meccanica di un corpo in movimento aumenta.
b) L'energia meccanica di un corpo che si muove libero dall'azione di eventuali forze dissipative rimane costante.
c) Affinché l'energia meccanica di un corpo rimanga costante, è necessario che, quando si verifica un aumento dell'energia cinetica, vi sia anche un aumento dell'energia potenziale.
d) L'energia potenziale è la parte di energia meccanica relativa alla velocità con cui il corpo si muove.
e) L'energia cinetica di un corpo che si muove libero dall'azione di eventuali forze dissipative rimane costante.
Modello: Lettera b
Risoluzione:
Vediamo le alternative:
Il) FALSO - in presenza di forze dissipative, l'energia meccanica diminuisce.
B) VERO
ç) FALSO - se c'è un aumento dell'energia cinetica, l'energia potenziale deve diminuire, in modo che l'energia meccanica rimanga costante.
d) FALSO - l'energia cinetica è la parte dell'energia meccanica relativa al movimento.
e) FALSO - in questo caso l'energia cinetica diminuirà a causa delle forze dissipative.
Di Rafael Hellerbrock
Insegnante di fisica
Fonte: Scuola Brasile - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/energia-mecanica.htm
