Energimekanik är fysisk kvantitet klättra, mätt i joule, enligt SI. Det är summan av ett fysiskt systems kinetiska och potentiella energier. I konservativa system, det vill säga utan friktion, förblir den mekaniska energin konstant.
Se också:Elektrostatik: vad är elektrisk laddning, elektrifiering, statisk och andra begrepp
Introduktion till mekanisk energi
När en partikel med massa rör sigfritt genom rymden, säkert hastighet och utan att drabbas av styrka vissa säger vi att den har en mängd av ren energikinetik. Men om denna partikel börjar genomgå någon form av interaktion (gravitation, elektrisk, magnetisk eller elastisk, till exempel), säger vi att den också har en energipotential.
Potentiell energi är därför en form av energi som kan lagras eller lagras; medan kinetisk energi är den relativt partikelns hastighet.
Nu när vi har definierat begreppen kinetisk energi och potentiell energi kan vi tydligare förstå vad mekanisk energi handlar om: det är den totala energin relaterad till kroppens rörelsetillstånd.
Se också: Element, formler och huvudkoncept relaterade till elektriska kretsar
Mekaniska energiformler
Formeln för energikinetik, som avser pasta (m) och hastighet (v) av kroppen, detta är det, kontrollera:
OCHÇ - rörelseenergi
m - pasta
v - hastighet
P - mängd rörelse
DE energipotential, i sin tur finns det i olika former. De vanligaste är dock gravitations- och elastiska potentiella energier, vars formler visas nedan:
k - elastisk konstant (N / m)
x - deformation
Medan potentiell gravitationsenergi, som namnet antyder, är relaterat till den lokala gravitationen och höjden på vilken en kropp är i förhållande till marken, den energipotentialelastisk det uppstår när någon elastisk kropp deformeras, som när vi sträcker ett gummiband.
I det här exemplet ”lagras” all potentiell energi i gummibandet och kan nås senare. För att göra det, släpp bara remsan så att all elastisk potentialenergi omvandlas till kinetisk energi.
Summan av dessa två energiformer - kinetisk och potential - kallas mekanisk energi:
OCHM - mekanisk energi
OCHÇ - rörelseenergi
OCHP - potentiell energi
Bevarande av mekanisk energi
DE energibesparing är en av principerna för fysik. Enligt honom måste den totala mängden energi i ett system sparas. Med andra ord, energi går aldrig förloradellerskapad, utan snarare omvandlas till olika former.
Naturligtvis, den princip för bevarande av mekanisk energi härrör från principen om energibesparing. Vi säger att mekanisk energi bevaras när det inte finns någraavledande krafter, såsom friktion eller luftmotstånd, som kan omvandla den till andra former av energi, såsom termisk.
kolla upp exempel:
När en tung låda glider över en friktionsramp, en del av lådans kinetiska energi försvinner, och sedan lider gränssnittet mellan lådan och rampen lite ökning av temperatur: Det är som om lådans kinetiska energi överförs till atomerna vid gränssnittet och får dem att svänga mer och mer. Samma sak händer när vi trampar på en bil: bromsskivan blir varmare och varmare tills bilen stannar helt.
Se också:Vad är friktionskraft? Kolla in vår tankekarta
I en idealisk situation, vart i rörelse sker utan någon försvinnande kraftkommer mekanisk energi att sparas. Föreställ dig en situation där en kropp svänger fritt utan någon friktion med luften. I denna situation följer två punkter A och B, i förhållande till pendelns position, detta förhållande:
OCHDÅLIG - Mekanisk energi vid punkt A
OCHMB - Mekanisk energi vid punkt B
OCHHÄR - Kinetisk energi vid punkt A
OCHCB - Kinetisk energi vid punkt B
OCHPANORERA - Potentiell energi vid punkt A
OCHPB - Potentiell energi vid punkt B
Med tanke på två positioner i ett idealiskt, friktionsfritt fysiskt system kommer den mekaniska energin vid punkt A och den mekaniska energin vid punkt B att vara lika stor. Det är dock möjligt att de kinetiska och potentiella energierna i olika delar av detta system ändrar mätning så att deras summa förblir densamma.
Se också: Newtons 1: a, 2: a och 3: e lagar - introduktion, tankekarta och övningar
Övningar på mekanisk energi
Fråga 1) En lastbil på 1500 kg färdas med 10 m / s över en 10 m viadukt, byggd ovanför en livlig allé. Bestäm modulen för truckens mekaniska energi i förhållande till allén.
Data: g = 10 m / s²
a) 1.25.104 J
b) 7,25.105 J
c) 15105 J
d) 2.25.105 J
e) 9.3.103 J
Mall: Bokstaven D
Upplösning:
För att beräkna lastbilens mekaniska energi lägger vi till kinetisk energi med gravitationspotentialen, observera:
Baserat på ovanstående beräkning fann vi att den här lastbilens mekaniska energi i förhållande till allégolvet är lika med 2.25.105 J, därför är det rätta svaret bokstaven d.
Fråga 2) En kubisk vattentank, 10 000 l, fylls till hälften av sin totala volym och placeras 15 m över marken. Bestäm den mekaniska energin i denna vattentank.
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
Mall: Bokstaven A
Upplösning:
När vattentanken har fyllts upp till hälften av sin volym och vet att 1 liter vatten motsvarar en massa på 1 kg, beräknar vi vattentankens mekaniska energi. Således är det viktigt att inse att när den är i vila är kroppens kinetiska energi lika med 0 och därför kommer dess mekaniska energi att vara lika med dess potentiella energi.
Enligt det erhållna resultatet är det rätta alternativet bokstaven A.
Fråga 3) Beträffande den mekaniska energin i ett konservativt system, utan avledande krafter, kontrollera alternativet korrekt:
a) I närvaro av friktion eller andra avledande krafter ökar den rörliga kroppens mekaniska energi.
b) En mekanisk energi hos en kropp som rör sig fritt från verkan av eventuella avledande krafter förblir konstant.
c) För att kroppens mekaniska energi ska förbli konstant, är det nödvändigt att det, när det sker en ökning av kinetisk energi, också finns en ökning av potentiell energi.
d) Potentiell energi är den del av mekanisk energi som är relaterad till den hastighet med vilken kroppen rör sig.
e) Den kinetiska energin hos en kropp som rör sig fritt från alla dissipativa krafters verkan förblir konstant.
Mall: Bokstaven B
Upplösning:
Låt oss titta på alternativen:
De) FALSKT - i närvaro av avledande krafter minskar den mekaniska energin.
B) VERKLIG
ç) FALSKT - om det ökar kinetisk energi måste den potentiella energin minska så att den mekaniska energin förblir konstant.
d) FALSKT - kinetisk energi är den del av mekanisk energi som är relaterad till rörelse.
och) FALSKT - i detta fall kommer den kinetiska energin att minska på grund av avledande krafter.
Av Rafael Hellerbrock
Fysiklärare
Källa: Brazil School - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/energia-mecanica.htm