Menu

Motor de gasoil.
Cicle dièsel

Motor endotèrmic
Caixa de canvis

Energia mecànica

Energia mecànica

En  física, l'energia mecànica  és la suma  d'energia  potencial  i  energia cinètica . Aquesta energia està associada amb el moviment i la posició d'un objecte. El principi de l'energia mecànica diu que en un sistema aïllat on només hi ha  una força conservadora,  llavors la magnitud de l'energia mecànica és constant.

Si un objecte es mou en la direcció oposada a la força conservadora, llavors l'energia potencial augmenta. Seria el cas d'un coet, la força conservadora, en aquest cas, serií la força de la gravetat. Si la  velocitat de l'objecte canvia, llavors la seva energia cinètica també canvia.  

No obstant això, en tots els sistemes reals, els  estils  no conservadors  com les  forces de fricció  apareixeran, però sovint el seu valor és ignorat. Això fa que el valor de l'energia mecànica es pugui considerar constant. En  les col·lisions elàstica , l'energia mecànica s'emmagatzemarà, però en les  col·lisions no  elàstiques , part de l'energia mecànica es converteix en energia tèrmica, en forma de calor. La relació entre la pèrdua d'energia mecànica ( dissipació ) i l'augment de les  temperatures va ser  descoberta per  James Prescott Joule .

Moltes de les eines s'utilitzen per convertir l'energia mecànica a partir de ja altres formes d'energia, com ara els motors elèctrics  que converteixen  l'energia elèctrica  en energia mecànica, el  motor elèctric  converteix l'energia mecànica en  energia elèctrica  i  els motors tèrmics o els motors de vapor  (màquina de vapor) transformen  la calor  en energia mecànica.

Diferències de l'energia mecànica amb altres tipus d'energia 

L'agrupació d'energia en diversos tipus sovint segueix els límits de la branca d'avaluació de les ciències naturals. En aquest sentit podríem establir la següent relació de tipus d'energia.

  • Energia química , és un tipus d'energia potencial emmagatzemada en  enllaços químics .
  • Energia  nuclear , l'energia nuclear és l'energia emmagatzemada en interaccions entre partícules dins  de el nucli atòmic. La seva aprovechamente s'obté mitjançant els reaccions de fissió nuclear i de fusió nuclear.
  • Energia electromagnètica,  aquest tipus d'energia es presenta en forma  de càrregues elèctriques,  camps magnètics  i  fotons. El seu desenvolupament s'estudia en el camp de electromagnetisme .
  • Diverses formes d'energia en  mecànica quàntica ; per exemple,  el nivell d'energia d'un electró  dins d'un àtom.

Energia mecànica com capacitat de treball.

Un objecte que té energia mecànica és capaç de realitzar un treball . De fet, l'energia mecànica es defineix sovint com la capacitat de treballar. Qualsevol objecte que posseeixi energia mecànica, ja sigui en forma d'energia potencial o energia cinètica, és capaç de funcionar. És a dir, la seva energia mecànica permet que aquest objecte apliqui una força a un altre objecte per fer que es mogui.

Es poden donar nombrosos exemples de com un objecte amb energia mecànica pot explotar aquesta energia per aplicar una força i fer que un altre objecte es mogui.

Un exemple clàssic és l'esfera pesada d'una màquina de demolició.

La bola que es trenca és un objecte massiu que es balanceja des d'una posició alta que li permet girar cap a l'estructura de l'edifici o altres objectes per demolir-lo.

En cas de col·lisió amb l'estructura, l'esfera exerceix una força sobre ella que fa que la paret de l'estructura es trenqui.

Encara que un martell és una eina que utilitza energia mecànica per realitzar el treball.

L'energia mecànica d'un martell li dóna a l'martell la seva capacitat d'aplicar força a un clau per fer que es mogui. Atès que el martell té energia mecànica (en forma d'energia cinètica), és capaç de fer la feina en el clau. L'energia mecànica és la capacitat de treballar.

Un altre exemple que il·lustra com l'energia mecànica és la capacitat d'un objecte per treballar es pot veure una nit en una pista de bitlles.

L'energia mecànica d'una bola de bolig li dóna a la bola la capacitat d'aplicar força a un pin per fer que es mogui. Atès que l'esfera massiva té energia mecànica (en forma d'energia cinètica), pot treballar en el passador. L'energia mecànica és la capacitat de treballar.

Una pistola de joguina que dispara fletxes és un altre exemple de com l'energia mecànica d'un objecte pot treballar en un altre objecte. Quan es carrega una pistola i es comprimeixen els ressorts, té energia mecànica.

L'energia mecànica dels ressorts comprimits li dóna als ressorts la capacitat d'aplicar una força a l'dard per fer que es mogui. A causa que els ressorts tenen energia mecànica (en forma d'energia potencial elàstica), pot fer la feina de la fletxa. L'energia mecànica és la capacitat de treballar.

Una escena comú en algunes parts de el camp és un "parc eòlic". Els vents d'alta velocitat s'utilitzen per treballar a les pales de les turbines d'un anomenat parc eòlic.

L'energia mecànica de l'aire en moviment dóna a les partícules d'aire la capacitat d'aplicar una força i provocar un desplaçament de les pales.

A mesura que les pales giren, la seva energia es converteix posteriorment en energia elèctrica (una forma d'energia no mecànica) i es subministra a llars i indústries perquè funcionin els electrodomèstics.

Atès que el vent en moviment té energia mecànica (en forma d'energia cinètica), pot treballar en les pales. Novament, l'energia mecànica és la capacitat de treballar.

Energia mecànica total

Com ja es va esmentar, l'energia mecànica d'un objecte pot ser el resultat del seu moviment (energia cinètica = KE) i / o el resultat de la seva energia de posició emmagatzemada (energia potencial = PE).

La quantitat total d'energia mecànica és simplement la suma de l'energia potencial i l'energia cinètica. Aquesta suma es denomina simplement energia mecànica total (TME per abreujar).

TME = PE + KE

Com es va discutir anteriorment, hi ha dues formes d'energia potencial discutides en el nostre curs: energia potencial gravitacional i energia potencial elàstica. Per aquesta raó, l'equació anterior es pot reescriure:

TME = PEgrav + PEspring + KE

Hi ha condicions en què l'energia mecànica total serà un valor constant i condicions en què serà un valor variable.

Per ara, recordeu que l'energia mecànica total és l'energia que posseeix un objecte causa del seu moviment o la seva energia de posició emmagatzemada.

La quantitat total d'energia mecànica és simplement la suma d'aquestes dues formes d'energia.

Finalment, per resumir el que ja s'ha dit diverses vegades, un objecte amb energia mecànica és capaç de treballar sobre un altre objecte.

Autor:

Data de publicació: 14 de novembre de 2017
Última revisió: 26 de octubre de 2020