Science >> Wetenschap >  >> Energie

Wanneer is de totale mechanische energie geconserveerd?

Totale mechanische energie wordt geconserveerd in een systeem wanneer alleen conservatieve krachten werken op de objecten binnen het systeem.

Hier is een uitsplitsing:

* Mechanische energie: Dit is de som van potentiële energie (opgeslagen energie als gevolg van positie of configuratie) en kinetische energie (energie van beweging).

* Conservatieve kracht: Een kracht die niet afhankelijk is van het pad dat door een object wordt genomen, alleen van de initiële en eindposities. Voorbeelden zijn:

* zwaartekracht: Het werk van de zwaartekracht is onafhankelijk van het genomen pad.

* Elastische krachten: De kracht die wordt uitgeoefend door een uitgerekte of gecomprimeerde veer hangt alleen af ​​van zijn verplaatsing van zijn evenwichtspositie.

* Niet-conservatieve kracht: Een kracht die afhankelijk is van het pad dat door een object is genomen. Deze krachten verdwijnen energie als warmte, geluid of andere vormen van energie. Voorbeelden zijn:

* Wrijving: Het werk dat door wrijving is gedaan, hangt af van de afgelegde afstand.

* Luchtweerstand: Het werk dat wordt gedaan door luchtweerstand hangt af van de snelheid en vorm van het object.

Kortom:

* Als alleen conservatieve krachten op het systeem werken, blijft de totale mechanische energie constant, hoewel potentiële energie en kinetische energie in elkaar kunnen worden omgezet.

* Als niet-conservatieve krachten aanwezig zijn, is de totale mechanische energie niet geconserveerd en zal een deel ervan verloren gaan als warmte, geluid, enz.

Voorbeelden:

* Een bal verticaal omhoog gegooid: De luchtweerstand verwaarlozen, alleen zwaartekracht werkt op de bal. Naarmate de bal stijgt, neemt de kinetische energie af en neemt de potentiële energie toe, maar de totale mechanische energie blijft constant.

* een slinger slingeren: Uitgaande van verwaarloosbare wrijving is de enige kracht die op de slinger werkt, de zwaartekracht, die conservatief is. De totale mechanische energie van de slinger (potentieel + kinetische) blijft constant gedurende zijn schommel.

* een autoremmen: Wrijving uit de remmen is een niet-conservatieve kracht. Terwijl de auto remt, wordt de kinetische energie omgezet in warmte en geluid en neemt de totale mechanische energie af.

Belangrijke opmerking: In real-world scenario's is het zeldzaam om een ​​systeem te vinden met absoluut geen niet-conservatieve krachten. Als deze krachten echter klein genoeg zijn, kan het systeem worden benaderd als het hebben van mechanische energie.