L'énergie mécanique est la somme de l'énergie dans un système mécanique ou un groupe d'objets qui interagissent fondées sur des principes mécaniques de base. Ceci inclut à la fois l'énergie cinétique , l'énergie de mouvement, et de l'énergie potentielle , l'énergie stockée de la position. Typiquement, dans un système mécanique, la gravité est la seule force extérieure majeur qui doit être pris en considération. Dans un système chimique, en revanche, les forces entre les molécules et les atomes individuels doivent tous être pris en compte.
Contexte général
Il existe une énergie mécanique à la fois cinétique et l'énergie potentielle dans un système.L'énergie cinétique est présent chaque fois qu'un objet est en mouvement. L'énergie potentielle est basée sur la position d'un objet, il est stocké l'énergie, et ne peut pas faire un travail sur lui-même. Il peut, toutefois, être convertie en d'autres formes d'énergie, dont l'énergie cinétique. Une boule de bowling suspendu 10 pieds (3 m) au-dessus du sol, par exemple, n'a pas d'énergie cinétique, car il ne bouge pas. Il n'a, cependant, ont une grande quantité d'énergie potentielle (dans ce cas, l'énergie potentielle gravitationnelle ) qui serait convertie en énergie cinétique si la balle a été autorisé à tomber.
Haute école de physique des classes commencent souvent en demandant aux élèves les principes de base des systèmes mécaniques et leur énergie. C'est parce qu'ils sont généralement plus faciles à visualiser et facile à simplifier. Calculs de base concernant ces systèmes peuvent être faites sans l'aide de calcul. Dans les problèmes de la physique la plus simple, la mécanique reste fermée et les facteurs qui seraient normalement retirer de l'énergie du système, tels que la friction et la résistance de l'air, sont ignorés.
Comment calculer l'énergie mécanique
L'énergie mécanique totale peut être calculée en ajoutant simplement l' énergie potentielle et cinétique du système. L'énergie potentielle (PE) est un produit de la hauteur de l'objet au-dessus du sol ( h ), sa masse ( m ), et l'accélération gravitationnelle de la Terre ( g , qui est de 9,8 m / s 2 ).
L'énergie cinétique d'un objet (KE) est le produit de 1/2 de sa masse et de sa vitesse au carré ( v ).
La messe est donnée en kilogrammes (kg), hauteur en mètres (m), la vitesse en mètres par seconde (m / s), et l'énergie est donnée en joules (j).
Par exemple, l'énergie potentielle de 5 kilogrammes (11 livres) boule de bowling qui est de 3 mètres (10 pieds) au-dessus du sol est de 147 joules (5 kg × 3 m × 9,8 m / s 2 = 147 j) si la balle est en mouvement ou au repos. Si ce ballon diminue également à une vitesse de 2 m / s, son énergie cinétique est de 10 joules (1/2 x 5 kg × 2 2 m / s = 10 j).
Une fois que l'énergie potentielle et cinétique sont connus, alors l'énergie mécanique totale peut être trouvée. Les deux types d'énergie sont simplement additionnés.
Dans cet exemple, l'énergie mécanique totale de la boule de bowling est de 157 joules (147 j + 10 j = 157 j).
Mécanique vs chimique et l'énergie nucléaire
Il y a beaucoup d'autres formes d'énergie, et parfois il peut être difficile de distinguer correctement les unes des autres. énergie chimique , par exemple, c'est que l'énergie stockée dans les liaisons chimiques dans les molécules. L'énergie nucléaire est l'énergie présente dans les interactions entre les particules dans un Le noyau de atome. L'énergie mécanique, en revanche, ignore généralement la composition des objets et ne regarde que les objets en question, sans se préoccuper de leur composition moléculaire.
Cette orientation est conçu pour simplifier les calculs de l'énergie mécanique et les systèmes mécaniques. Objets dans ces systèmes sont généralement traitées comme des objets individuels au lieu de la somme de milliards de molécules. Calcul à la fois l'énergie cinétique et potentielle d'un objet unique est une tâche simple, le calcul de ces types d'énergie pour des milliards de molécules serait extrêmement difficile. Sans simplifier les pièces dans un système mécanique, les scientifiques devront permettre d'examiner les atomes individuels et toutes les interactions et les forces qui existent entre eux. Ceci est généralement réservé à la physique des particules.
