기계적 에너지는 물리 과학에서 잠재적 및 운동 에너지의 산물로 정의됩니다. 고립 된 시스템이 보수적 인 힘에만 적용되는 경우 기계적 에너지의 보존 개념에 따라 기계적 에너지가 일정하다.
물체의 잠재적 에너지는 보수적 인 순 힘의 반대 방향으로 움직일 때 증가하며 물체의 운동 에너지는 물체의 속도 (속도가 아님)가 변할 때 다양합니다. 마찰력과 같은 비 보수적 인 힘은 모든 실제 응용 분야에 존재하지만, 작다면 기계적 에너지는 크게 변하지 않으며 보존은 유용한 근사치입니다.
운동 에너지
운동의 결과로 작업을 수행하는 것은 물체의 능력입니다. 예를 들어, 바람은 운동 에너지를 가지고 있으며 풍차의 블레이드를 회전시키고 전기를 생산합니다. 항목의 동역학 에너지는 여기서 k는 joules (j)의 물체의 운동 에너지이고, m은 킬로그램의 물체의 질량이고, v는 물체의 속도입니다 :
k =1/2mv²
잠재적 에너지
구성 또는 위치의 결과로 작업을 수행하는 객체의 능력입니다. 예를 들어 압축 스프링이 해제되면 작업을 수행 할 수 있습니다. 이 에세이의 목적 상, 우리는 지구의 중력과 관련된 위치의 결과로 물체의 잠재적 에너지에 집중할 것입니다. 다음은 잠재적 에너지를 표현하기위한 공식입니다.
v =mgh
잠재적 에너지는 일반적으로 샘과 중력과 같은 회복력과 관련이 있습니다. 잠재력의 힘 필드에 대해 작용하는 외부 힘은 스프링을 스트레칭하거나 물체의 질량을 올리는 작용을 수행합니다.
이 작업은 힘 필드에서 잠재적 에너지로 저장됩니다. 외부 힘이 철회되는 경우, 힘 필드는 신체에서 작동하여 신체를 원래 위치로 되돌려 봄의 스트레치를 줄이거 나 신체가 떨어지게함으로써 작업을 수행합니다.
.잠재적 에너지는보다 공식적인 정의에 따라 특정 위치에서 물체의 에너지와 기준 위치에서의 에너지 사이의 에너지 차이입니다.
기계적 에너지의 보존
기계적 에너지 보존의 원리에 따라 분리 된 시스템의 기계적 에너지는 시스템이 마찰 및 기타 비 보수력과 무관 한 한 시간이 지남에 따라 일정하게 유지됩니다.
마찰력과 기타 비 보수력은 실제 상황에 존재하지만 시스템에 미치는 영향은 종종 너무 적어서 기계적 에너지 절약의 원리가 합리적인 근사치로 활용 될 수 있습니다. 고립 된 시스템에서는 에너지를 생성하거나 파괴 할 수 없지만 다른 종류의 에너지로 변환 될 수 있습니다.
운동 에너지는 탄성 충돌로 보존되지만, 일부 기계적 에너지는 비탄성 충돌로 열 에너지로 전달 될 수 있습니다. James Prescott Joule은 기계 에너지 손실 (소실)과 온도 증가 사이의 동등성을 발견했습니다.
전기 모터 전달의 전기 에너지는 기계 에너지로 전기 에너지를 사용하여 전기 발전기는 기계 에너지를 전기 에너지로 변환하고 열 엔진은 다른 장치 중에서도 열을 기계 에너지로 변환합니다.
기계적 에너지의 보존을위한방정식
트랙에 두 가지 다른 점이 있다고 생각합시다. 코스터가 두 개의 다른 높이와 속도에 있기 때문에 포인트 1과 포인트 2입니다. 기계적 에너지가 잠재적 에너지와 운동 에너지의 합이므로
따라서
잠재적 에너지 =(질량 × 중력 × 높이)
운동 에너지 =(1/2 질량 × 속도 ²)
따라서 지점 1의 총 기계 에너지는
입니다ME1 =MGH1+1/2MV1²
마찬가지로, 포인트 2에서 총 기계 에너지는
입니다ME2 =MGH2+1/2mv2²
마찰이 없다면이 경우 :
me1 =me2
따라서
MGH1+1/2MV1² =MGH2+1/2MV2²
기계적 에너지 절약의 원리는 이러한 방정식으로 표시됩니다. 이 개념에 따르면, 비 보수력에 의해 수행 된 순 작업이 0이라면, 물체의 총 기계 에너지가 보존됩니다. 즉, 변하지 않습니다.
위의 방정식은 다음과 같이 다시 작성 될 수 있습니다.
PE1+KE1 =PE2+KE2
결론
이 기사에서 우리는 기계적 에너지, 기계적 에너지 보존 및 기타 중요한 주제를 연구했습니다. 시스템의 운동 및 잠재적 에너지의 합은 기계적 에너지라고합니다. 기계적 에너지 절약의 개념에 따르면 작용하는 유일한 힘이 보수적 인 힘이라면 시스템의 총 기계적 에너지 (즉, 전위 및 운동 에너지의 합)은 일정하게 유지된다고 말합니다.
.우리는 원형 정의를 사용하고 보수적 인 힘을 총 기계 에너지를 수정하지 않는 것으로 정의 할 수 있지만, 그것이 정확하지만 그 의미에 대한 이해를 제공하지는 않습니다.
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