Zawartość
Energia w fizyce to zdolność systemu do działania. Praca to siła wytwarzana przez system na innym systemie na odległość. Dlatego energia jest równa zdolności systemu do ciągnięcia lub popychania innych sił. Energia mechaniczna to suma całej energii w systemie. Energię mechaniczną można podzielić na dwie formy energii: energię kinetyczną i energię potencjalną.
Energia kinetyczna
Gdy obiekt jest w ruchu, rodzaj wyświetlanej energii to energia kinetyczna. Niektóre z wielu form energii kinetycznej obejmują obrotową (energia z wirowania wokół osi), wibracyjną (energia z wibracji) i translacyjną (energia z ruchu z jednego miejsca do drugiego). Równanie do rozwiązania dla ilości energii kinetycznej obiektu w danym czasie jest następujące: KE = (1/2) * m * v ^ 2, gdzie m = masa obiektu i v = prędkość obiektu.
Energia potencjalna
Tam, gdzie energia kinetyczna jest energią ruchu, energia potencjalna jest energią zmagazynowaną w obiekcie w zależności od jego położenia. W tej formie energia nie działa, ale ma potencjał do przekształcenia w inne formy energii. W przypadku energii mechanicznej energia potencjalna przekształca się w energię kinetyczną, gdy obiekt wprawia się w ruch. Dwie formy energii potencjalnej to grawitacyjna i elastyczna energia potencjalna. Energia potencjalna grawitacji jest energią obiektu w zależności od jego wysokości nad ziemią. Elastyczna energia potencjalna to energia zmagazynowana w obiekcie rozciągniętym lub ściśniętym, jak sprężyna.
Prawo zachowania energii
Prawo zachowania energii jest fundamentalnym prawem fizyki i stwierdza, że w układzie izolowanym od otoczenia zachowana jest całkowita energia w tym układzie. Innymi słowy, chociaż ilość energii kinetycznej i energii potencjalnej może zmieniać się z chwili na chwilę, całkowita ilość energii, mechanicznej energii obiektu, nigdy się nie zmienia, dopóki pozostaje ona odizolowana. Energię potencjalną obiektu określa równanie: PE = mgh, gdzie m = masa obiektu, g = przyspieszenie grawitacyjne, a h = wysokość obiektu nad ziemią.
Całkowita ilość energii mechanicznej
Energia mechaniczna układu jest sumą energii kinetycznej i potencjalnej w systemie: energia mechaniczna = energia potencjalna + energia kinetyczna. Wynik tego równania nazywa się całkowitą energią mechaniczną. Energia mechaniczna jest mierzona w jednostkach zwanych dżulami. Obiekty z energią mechaniczną są w ruchu lub mają energię zmagazynowaną do pracy. Chociaż izolowany system zachował swoją energię mechaniczną, zwykle nie dzieje się tak naprawdę, ponieważ część energii potencjalnej jest przekształcana w inne formy energii, takie jak ciepło, poprzez opór powietrza i tarcie. Ta energia zostaje „utracona” w systemie.