I situationer er mekanisk energi konserveret?

Hvad er mekanisk energi?

Mekanisk energi er summen af ​​ potentiel energi (PE) og kinetisk energi (KE) .

* Potentiel energi er gemt energi på grund af et objekts position eller konfiguration (f.eks. Gravitationspotentiale energi, elastisk potentiel energi).

* kinetisk energi er bevægelsesenergien, afhængig af en objekts masse og hastighed.

Konservative kræfter er kræfter, der ikke afhænger af den sti, der er taget, kun af de indledende og endelige positioner. Eksempler inkluderer:

* tyngdekraft: Arbejdet udført af tyngdekraften på et objekt, der bevæger sig fra punkt A til punkt B, er det samme uanset den vej, der er taget.

* Elastiske kræfter: Arbejdet, der udføres ved en fjederstrækning eller komprimering, er uafhængig af den sti, der er taget.

Ikke-konservative kræfter er kræfter, der afhænger af den sti, der er taget. De spreder ofte energi som varme eller lyd. Eksempler inkluderer:

* Friktion: Arbejdet, der udføres af friktion, afhænger af den kørte afstand.

* Luftbestandighed: Arbejdet, der udføres af luftmodstand, afhænger af objektets form, hastighed og den kørte afstand.

situationer, hvor mekanisk energi er konserveret:

* en bold, der falder frit i et vakuum: Kun tyngdekraften virker på bolden, og tyngdekraften er konservativ. Når bolden falder, falder dens potentielle energi, og dens kinetiske energi øges, men deres sum (mekanisk energi) forbliver konstant.

* En simpel pendul, der svinger i et vakuum: Tyngdekraften og spændingen i strengen er konservative kræfter. Når pendelen svinger, udveksler den potentiel energi for kinetisk energi og vice versa, men den samlede mekaniske energi forbliver konstant.

* En masse fastgjort til en ideel fjeder, der bevæger sig på en friktionsfri overflade: Forårets elastiske kraft er konservativ. Massen svinger, udveksler potentiel energi for kinetisk energi, men den samlede mekaniske energi forbliver den samme.

situationer, hvor mekanisk energi ikke konserveres:

* en bilbremsning til et stop: Friktion mellem bremserne og hjulene konverterer mekanisk energi til varme, hvilket forårsager et tab i mekanisk energi.

* en kugle, der hopper på en overflade: Kollisionen med overfladen er ikke perfekt elastisk. Noget energi går tabt som varme og lyd, hvilket fører til et fald i mekanisk energi med hver afvisning.

* En raket, der lanceres i rummet: Raketens motor fungerer på raketten og tilføjer energi til systemet. Dette arbejde kommer fra brændende brændstof, som er en ikke-konservativ proces.

Sammenfattende bevares mekanisk energi i lukkede systemer, hvor kun konservative kræfter handler. I den virkelige verden er imidlertid ikke-konservative kræfter ofte til stede, hvilket fører til energispredning og et fald i mekanisk energi.