Chúng tôi giải thích năng lượng cơ học là gì và nó có thể được phân loại như thế nào. Ngoài ra, các ví dụ và thế năng và động năng cơ học.
Cơ năng là gì?
Cơ năng là tổng của động năng và thế năng của một vật hoặc hệ thống. Động năng là năng lượng mà vật có trong sự chuyển động, vì nó phụ thuộc vào tốc độ và khối lượng của chúng. Mặt khác, thế năng gắn liền với công của các lực được gọi là lực bảo toàn, chẳng hạn như lực đàn hồi và lực hấp dẫn, phụ thuộc vào khối lượng của các vật thể và vị trí của chúng và kết cấu.
Các Nguyên tắc bảo toàn năng lượng thiết lập rằng năng lượng cơ học được bảo toàn (không đổi) miễn là các lực tác dụng lên cơ thể hoặc hệ thống là bảo toàn, nghĩa là chúng không làm cho hệ thống mất năng lượng. Nguyên tắc này có thể được viết dưới dạng toán học như sau:
Emec = Ec + Ep = cte
ở đâuEc làĐộng năng của hệ thống vàEp của anhnăng lượng tiềm năng, có thể là lực hấp dẫn, đàn hồi, điện, v.v.
Mối quan hệ này sẽ không giữ vững nếu hệ thống bị ảnh hưởng bởi các lực lượng không bảo thủ. Ví dụ, trong trường hợp chuyển động trên bề mặt có ma sát (như hầu hết các bề mặt), động năng tiêu hao dưới dạng nhiệt. Năng lượng cơ học của một hệ thống cũng có thể bị mất đi dưới dạng nhiệt, ví dụ như trong các hệ thống nhiệt động lực học trong đó năng lượng cơ học có thể được biến đổi thành nhiệt.
Năng lượng cơ học thường được sử dụng để thực hiện công việc hoặc chuyển đổi nó thành các dạng năng lượng khác, chẳng hạn nhưnăng lượng thủy lực (khi con người tận dụng tiềm năng của nước rơi để làm việc). Một ví dụ khác là năng lượng gió hoặcNăng lượng nước biển, sử dụng động năng của gió và thủy triều để biến đổi chúng thành một dạng năng lượng hữu ích khác.
Các dạng năng lượng cơ học
Cơ năng là tổng của các năng lượng sau:
- Động năng. Đó là năng lượng được sở hữu bởi các vật thể hoặc một hệ thống chuyển động, và phụ thuộc vào tốc độ của chúng và khối lượng. Ví dụ: một quả bóng đang chuyển động.
- Năng lượng tiềm năng. Nó là năng lượng liên quan đến vị trí của một vật trong trường lực bảo toàn, chẳng hạn như lực hấp dẫn, đàn hồi, điện, v.v. Đổi lại, thế năng có thể có hai dạng:
- Thế năng hấp dẫn. Đó là năng lượng do hoạt động củaTrọng lực trên các cơ quan. Ví dụ: một vật rơi từ độ cao nhất định.
- Thế năng đàn hồi. Nó là năng lượng sở hữu bởi các hệ thống bị biến dạng bởi một lực lượng. Năng lượng vẫn còn trong hệ cho đến khi không còn tác dụng lực nữa và do đó hệ trở lại hình dạng ban đầu, biến thế năng đàn hồi thành động năng. Ví dụ: một lò xo bị kéo căng hoặc bị co lại bởi một ngoại lực mà khi không tác dụng lực thì lò xo sẽ trở lại vị trí bình thường, cân bằng.
Ví dụ về năng lượng cơ học
Một số ví dụ có thể về năng lượng cơ học ở các dạng khác nhau của nó như sau:
- Một chiếc xe trượt băng. Tại điểm cao nhất của nó, xe đẩy sẽ tích lũy đủ thế năng hấp dẫn (do độ cao) để rơi tự do một giây sau đó và chuyển tất cả thành động năng (do chuyển động) và đạt tốc độ cực nhanh.
- Cối xay gió. Động năng của gió tạo ra lực đẩy cho các cánh của máy nghiền biến thành công cơ học: quay bánh răng sẽ nghiền hạt xuống thấp hơn.
- Một con lắc Thế năng hấp dẫn củatrọng lượng nó được biến đổi thành động năng để làm cho nó chuyển động dọc theo đường đi của nó, bảo toàn cơ năng.
- Một bàn đạp. Người tắm nhảy từ ván lặn sử dụng trọng lượng của mình (thế năng hấp dẫn) để làm biến dạng ván lặn xuống dưới (thế năng đàn hồi) và điều này, khi nó lấy lại hình dạng, sẽ đẩy nó lên trên làm tăng chiều cao (thế năng hấp dẫn hơn) tác động lên. thường được chuyển thành động năng trong quá trình rơi tự do vào nước.
Động năng và thế năng cơ học
Như đã nói, năng lượng cơ học bao gồm hai năng lượng: động năng và thế năng.
Đầu tiên có thể tính được bằng công thức đơn giản củaEc = ½ m. v2 và đơn vị của bạn đo đạc tại Hệ thống quốc tế sẽ là Joules (J).
Thay vào đó, thế năng là lượng năng lượng được lưu trữ trong hệ do cấu hình cụ thể hoặc vị trí của nó đối với trường lực (hấp dẫn, đàn hồi hoặc điện từ). Năng lượng này có khả năng được chuyển đổi thành các dạng năng lượng khác, chẳng hạn như động học của chính nó.