אֵנֶרְגִיָהמֵכָנִיקָה הוא כמות פיסית לְטַפֵּס, נמדד בג'אול, לפי סִי. זהו סכום האנרגיות הקינטיות והפוטנציאליות של מערכת פיזיקלית. במערכות שמרניות, כלומר בלי חיכוך, האנרגיה המכנית נשארת קבועה.
ראה גם:אלקטרוסטטיקה: מהו מטען חשמלי, חשמול, מושגים סטטיים ואחרים
מבוא לאנרגיה מכנית
כאשר חלקיק עם מסה זזבְּחוֹפְשִׁיוּת דרך החלל, בוודאות מְהִירוּת ומבלי לסבול מהפעולה של כוח חלקם, אנו אומרים שהוא מביא איתו כמות של אנרגיה טהורהקינטיקה. עם זאת, אם החלקיק הזה מתחיל לעבור איזושהי אינטראקציה (כוח משיכה, חשמלי, מגנטי או אלסטי, למשל), אנו אומרים שיש לו גם a אֵנֶרְגִיָהפוטנציאל.
לכן אנרגיה פוטנציאלית היא סוג של אנרגיה שניתן לאחסן או לאחסן; ואילו אנרגיה קינטית היא זו יחסית למהירות החלקיק.
כעת, לאחר שהגדרנו את המושגים אנרגיה קינטית ואנרגיה פוטנציאלית, נוכל להבין בצורה ברורה יותר במה מדובר באנרגיה מכנית: זוהי מכלול האנרגיה הקשורה למצב התנועה של הגוף.
ראה גם: אלמנטים, נוסחאות ומושגים עיקריים הקשורים למעגלים חשמליים
נוסחאות אנרגיה מכנית
הנוסחה של אֵנֶרְגִיָהקינטיקה, המתייחס ל פסטה (מ) ו מְהִירוּת (v) של הגוף, זהו זה, בדקו:
ANDÇ - אנרגיה קינטית
M - פסטה
v - מהירות
פ - כמות תנועה
ה אֵנֶרְגִיָהפוטנציאל, בתורו, זה קיים בצורות שונות. עם זאת, הנפוצות ביותר הן אנרגיות פוטנציאליות של כוח משיכה ואלסטיות, שהנוסחאות שלהן מוצגות להלן:
k - קבוע אלסטי (N / m)
איקס - דפורמציה
בזמן ש אנגריה פוטנציאלית של כוח המשיכהכשמו כן הוא, קשור לכוח המשיכה המקומי ולגובה שבו הגוף נמצא ביחס לקרקע, ה אֵנֶרְגִיָהפוטנציאלאֵלַסטִי זה מתעורר כשגוף אלסטי כלשהו מעוות, כמו שאנחנו מותחים רצועת גומי.
בדוגמה זו, כל האנרגיה הפוטנציאלית "מאוחסנת" בגומייה וניתן לגשת אליה מאוחר יותר. לשם כך, פשוט שחררו את הרצועה כך שכל האנרגיה הפוטנציאלית האלסטית תהפוך לאנרגיה קינטית.
סכום שתי צורות האנרגיה הללו - קינטי ופוטנציאלי - נקרא אנרגיה מכנית:
ANDM - אנרגיה מכנית
ANDÇ - אנרגיה קינטית
ANDפ - אנרגיה פוטנציאלית
שימור אנרגיה מכנית
ה שימור אנרגיה הוא אחד העקרונות של פיזיקה. לדבריו, יש לשמור על כמות האנרגיה הכוללת במערכת. במילים אחרות, ה אנרגיה לעולם לא הולכת לאיבודאוֹנוצר, אלא מומרים לצורות שונות.
כמובן, ה עיקרון של שימור אנרגיה מכנית נובע מהעקרון של שמירת אנרגיה. אנו אומרים שאנרגיה מכנית נשמרת כשאין כאלהכוחות פיזור, כגון חיכוך או גרירת אוויר, המסוגלים להפוך אותו לצורות אנרגיה אחרות, כגון תֶרמִי.
לבדוק דוגמאות:
כאשר תיבה כבדה מחליקה מעל רמפת חיכוך, חלק מה- האנרגיה הקינטית של התיבה מתפזרתואז הממשק בין התיבה לרמפה סובל מעט עלייה של טֶמפֶּרָטוּרָה: זה כאילו האנרגיה הקינטית של הקופסה מועברת לאטומים בממשק וגורמת להם להתנדנד יותר ויותר. אותו דבר קורה כשאנחנו דורכים על הבלם של מכונית: דיסק הבלמים מתחמם וחם יותר, עד שהמכונית נעצרת לחלוטין.
ראה גם:מהו כוח חיכוך? בדוק את מפת החשיבה שלנו
ב מצב אידיאלי, שבו תנועה מתרחשת ללא פעולת כוחות מתפוגגים, אנרגיה מכנית תישמר. דמיין מצב שבו גוף מתנדנד בחופשיות ללא כל חיכוך באוויר. במצב זה, שתי נקודות A ו- B, ביחס למצב המטוטלת, עוקבות אחר הקשר הזה:
ANDרַע - אנרגיה מכנית בנקודה A
ANDMB - אנרגיה מכנית בנקודה B
ANDפה - אנרגיה קינטית בנקודה A
ANDCB - אנרגיה קינטית בנקודה B
ANDמחבת - אנרגיה פוטנציאלית בנקודה A.
ANDPB - אנרגיה פוטנציאלית בנקודה B
בהינתן שתי עמדות של מערכת פיזיקלית אידיאלית וללא חיכוך, האנרגיה המכנית בנקודה A והאנרגיה המכנית בנקודה B יהיו שוות בגודלן. עם זאת, יתכן שבחלקים שונים של מערכת זו האנרגיות הקינטיות והפוטנציאליות משנות את המדידה כך שסכומן יישאר זהה.
ראה גם: החוק הראשון, השני והשלישי של ניוטון - מבוא, מפת חשיבה ותרגילים
תרגילים על אנרגיה מכנית
שאלה 1) משאית של 1500 ק"ג נוסעת ב -10 מ 'לשנייה על פני 10 מ', שנבנתה מעל שדרה עמוסה. קבע את מודולוס האנרגיה המכנית של המשאית ביחס לשדרה.
נתונים: g = 10 מ 'לשנייה
א) 1.25.104 י
ב) 7,25.105 י
ג) 1,5105 י
ד) 2.25.105 י
ה) 9.3.103 י
תבנית: אות ד
פתרון הבעיה:
כדי לחשב את האנרגיה המכנית של המשאית, נוסיף את האנרגיה הקינטית עם אנרגיית הפוטנציאל הכבידתי, נצפה:
בהתבסס על החישוב הנ"ל מצאנו כי האנרגיה המכנית של משאית זו ביחס לרצפת השדרה שווה ל- 2.25.105 לכן, התשובה הנכונה היא האות ד '.
שאלה 2) מיכל מים מעוקב, 10,000 ליטר, מתמלא עד מחצית מנפחו הכולל ומוצב 15 מ 'מעל פני הקרקע. קבע את האנרגיה המכנית של מיכל מים זה.
א) 7.5.105 י
ב) 1.5.105 י
ג) 1.5.106 י
ד) 7.5.103 י
ה) 5.0.102 י
תבנית: מכתב
פתרון הבעיה:
לאחר מילוי מיכל המים עד מחצית מנפחו וידיעה כי 1 ליטר מים תואם מסה של 1 ק"ג, אנו נחשב את האנרגיה המכנית של מיכל המים. לפיכך, חשוב להבין שכאשר במנוחה, האנרגיה הקינטית של הגוף שווה ל- 0, ולכן האנרגיה המכנית שלו תהיה שווה לאנרגיה הפוטנציאלית שלו.
על פי התוצאה שהושגה, האלטרנטיבה הנכונה היא מכתב.
שאלה 3) לגבי האנרגיה המכנית של מערכת שמרנית, נקייה מכוחות פיזור, בדוק את החלופה נכון:
א) בנוכחות חיכוך, או כוחות פיזור אחרים, האנרגיה המכנית של גוף נע עולה.
ב) האנרגיה המכנית של גוף שנע חופשי מפעולתם של כל כוחות פיזור נשארת קבועה.
ג) כדי שהאנרגיה המכנית של הגוף תישאר קבועה, יש צורך שכאשר יש עלייה באנרגיה הקינטית, תהיה גם עליה באנרגיה הפוטנציאלית.
ד) אנרגיה פוטנציאלית היא החלק של אנרגיה מכנית הקשורה למהירות הגוף נע.
ה) האנרגיה הקינטית של גוף שנע חופשי מפעולתם של כל כוחות פיזור נשארת קבועה.
תבנית: אות ב '
פתרון הבעיה:
בואו נסתכל על החלופות:
ה) FALSE - בנוכחות כוחות פיזור, האנרגיה המכנית פוחתת.
ב) אמיתי
ç) FALSE - אם יש עלייה באנרגיה הקינטית, האנרגיה הפוטנציאלית חייבת לרדת, כך שהאנרגיה המכנית תישאר קבועה.
ד) FALSE - אנרגיה קינטית היא החלק באנרגיה מכנית הקשורה לתנועה.
ו) FALSE - במקרה זה, האנרגיה הקינטית תפחת עקב כוחות פיזור.
מאת רפאל הלרברוק
מורה לפיזיקה
מָקוֹר: בית ספר ברזיל - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/energia-mecanica.htm