Wat is mechanische energie?

Mechanische energie is de som van potentiële energie (PE) en kinetische energie (ke) .

* potentiële energie is opgeslagen energie vanwege de positie of configuratie van een object (bijvoorbeeld zwaartekrachtpotentiaal energie, elastische potentiële energie).

* kinetische energie is de energie van beweging, afhankelijk van de massa en snelheid van een object.

Conservatieve krachten zijn krachten die niet afhankelijk zijn van het opgenomen pad, alleen van de initiële en eindposities. Voorbeelden zijn:

* zwaartekracht: Het werk dat wordt gedaan door de zwaartekracht op een object dat van punt A naar punt B beweegt, is hetzelfde, ongeacht het genomen pad.

* Elastische krachten: Het werk dat wordt gedaan door een veer die uitrekt of comprimeren is onafhankelijk van het genomen pad.

Niet-conservatieve krachten zijn krachten die wel afhankelijk zijn van het genomen pad. Ze verdwijnen vaak energie als warmte of geluid. 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 vorm, snelheid, snelheid van het object en de afgelegde afstand.

situaties waarbij mechanische energie wordt geconserveerd:

* Een bal die vrij valt in een vacuüm: Alleen zwaartekracht werkt op de bal en de zwaartekracht is conservatief. Naarmate de bal valt, neemt de potentiële energie af en neemt de kinetische energie toe, maar hun som (mechanische energie) blijft constant.

* Een eenvoudige slinger die in een vacuüm zwaait: Zwaartekracht en de spanning in de snaar zijn conservatieve krachten. Terwijl de slinger zwaait, wisselt het potentiële energie uit voor kinetische energie en vice versa, maar de totale mechanische energie blijft constant.

* Een massa bevestigd aan een ideale veer beweegt op een wrijvingsloos oppervlak: De elastische kracht van de veer is conservatief. De massa oscilleert en wisselt potentiële energie uit voor kinetische energie, maar de totale mechanische energie blijft hetzelfde.

situaties waarbij mechanische energie niet wordt geconserveerd:

* Een auto remmen tot een stop: Wrijving tussen de remmen en de wielen zet mechanische energie om in warmte, waardoor een verlies in mechanische energie veroorzaakt.

* Een bal stuitert op een oppervlak: De botsing met het oppervlak is niet perfect elastisch. Sommige energie gaat verloren als warmte en geluid, wat leidt tot een afname van mechanische energie bij elke bounce.

* Een raket die de ruimte in lanceert: De motor van de raket werkt op de raket en voegt energie toe aan het systeem. Dit werk komt van het branden van brandstof, wat een niet-conservatief proces is.

Samenvattend wordt mechanische energie geconserveerd in gesloten systemen waar alleen conservatieve krachten handelen. In de echte wereld zijn echter niet-conservatieve krachten vaak aanwezig, wat leidt tot energiedissipatie en een afname van mechanische energie.