a energia mecânica nos rodeia no mundo natural e nas máquinas que construímos. Olhe ao redor e a energia mecânica é encontrada em todos os lugares.
existem muitos tipos de energia mecânica, desde um adolescente andando de bicicleta até o ensino médio até uma bola de demolição demolindo uma casa.
continue lendo e descubra mais sobre energia mecânica.
O Que É Energia Mecânica?
primeiro, vamos considerar o que é energia. Energia é a capacidade de fazer o trabalho. Existem muitas formas de energia, e a energia mecânica é uma delas.
a energia mecânica é definida como a capacidade de um objeto para fazer o trabalho. A quantidade de trabalho que um objeto pode fazer depende de duas coisas: sua posição e seu movimento.
precisamos entender mais sobre como a posição e o movimento de um objeto afetam sua energia antes de olhar mais para a energia mecânica.
O Que É Energia Potencial?
a energia potencial é a energia da posição, também chamada de energia armazenada. Sua energia existe por causa da posição dos objetos em relação uns aos outros. Ou seja, a energia do objeto muda quando a posição do objeto muda ou quando o objeto move a posição.
por exemplo, um livro no chão tem relativamente pouca energia potencial-ele tem capacidade mínima para se mover sozinho ou interagir com outros objetos imóveis ou em movimento. Agora, vamos levantar esse livro e equilibrá-lo na borda de uma prateleira. Tem muito mais energia potencial neste momento. Por quê? Porque o livro pode cair e esmagar um inseto que passa, ou machucar seu dedo do pé, ou fazer um estrondo alto quando atinge o chão.
nós demos o livro energia potencial gravitacional. O livro é mantido em uma posição vertical pela prateleira. As forças gravitacionais da terra deram ao livro sua energia armazenada de posição, ou energia potencial. Suponha que a massa do objeto seja maior. Nesse caso, troque o livro por um haltere de 10 libras-a energia potencial gravitacional do objeto também aumenta.
existe uma segunda forma de energia potencial relacionada à energia mecânica chamada energia potencial elástica. Esta é a energia potencial que é armazenada em um objeto que pode ser comprimido ou esticado.
pense em um arqueiro esticando a corda elástica em um arco. A corda tensionada tem energia potencial elástica. Uma vez liberado, a corda elástica impulsionará uma flecha para a frente.
ambas as energias potenciais gravitacionais e elásticas são energias de posição e fatores igualmente importantes ao discutir a energia mecânica.
O Que É Energia Cinética?
a energia cinética refere-se à energia do movimento e do movimento. Pense no nosso exemplo do livro, equilibrado em uma prateleira, cheio de energia potencial.
caso o livro caia no chão, ele tem energia cinética durante sua queda-a energia do livro muda da energia potencial para a energia cinética (movimento). É o mesmo com a flecha-sua energia potencial em um arco desenhado se torna energia cinética quando a flecha dispara e se move pelo ar.
entendendo a energia mecânica, a energia potencial e a energia cinética
como mencionado, a energia mecânica é a capacidade de um objeto trabalhar. É também a soma da energia potencial de um objeto (gravitacional ou elástico) e sua energia cinética. Vamos descobrir como todos os três interagem.
a lei de conservação de energia afirma que a energia não pode ser criada ou destruída. A energia só pode converter de uma forma de energia em outra.
esta lei é vital para a energia mecânica porque significa que podemos entender a força líquida de um sistema mecânico. Podemos calcular a energia mecânica de um objeto, porque a energia total ( potencial + cinética) não muda.
quais são os exemplos de energia mecânica?
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a vida cotidiana está cheia de energia mecânica. Aqui cinco exemplos:
- uma bola de demolição que destrói edifícios tem energia potencial quando a bola pesada está posicionada no topo de seu balanço. Quando a bola é liberada, iniciando um movimento circular, ela tem energia cinética. Quando a bola atinge o edifício, aplica força ao edifício — energia mecânica — a capacidade de um objeto para fazer o trabalho. Nesse caso, o trabalho realizado é pela bola destruindo o prédio.
- as turbinas eólicas usam energia mecânica para transformar a energia eólica em energia elétrica. A energia do vento funciona nas pás girando – as, o que transforma as turbinas que criam eletricidade. O vento fez com que o trabalho fosse feito usando energia mecânica.
- um ciclista em pé ao lado de sua bicicleta tem energia potencial química graças à comida em seu estômago. Um processo químico libera a energia química nos alimentos para permitir que o ciclista pule em sua bicicleta e aplique força aos pedais. Pedalar é uma forma de energia mecânica. Da mesma forma, uma bola de boliche tem mais energia potencial quando a pegamos na pista de boliche. Uma vez que o jogamos no beco, essa energia potencial é transformada em energia cinética. A bola agora tem a capacidade de executar “trabalho” em qualquer coisa que possa encontrar. Neste caso, ele vai (espero!) seja os pinos. É a energia mecânica que desloca os pinos para o que será uma greve.
- a energia Nuclear vem de usinas que usam calor da fissão para transformar geradores elétricos para produzir eletricidade. O giro dos geradores é energia mecânica.
Como Você Calcula A Energia Mecânica?
a energia mecânica é a soma da energia potencial de um objeto e da energia cinética de um objeto. Tanto a energia potencial quanto a energia cinética são medidas em joules.
podemos descobrir o potencial gravitacional de um objeto através desta fórmula: PE = mgh.
- PE é a energia potencial
- m é a sua massa, em quilogramas
- g é a aceleração gravitacional da terra (definida como a 9,8 m/s2)
- h é a altura do objeto acima da superfície da terra em metros
Se a gente mantenha um quatro-quilograma martelo (8 libras, 13 onças) 1,5 m (cinco metros) fora da terra, a sua energia potencial seria:
PE = 4 (kg) x 9,8 x 1,5 = 58.8 joules.
a fórmula para a energia cinética é Ke = ½ m v2.
- KE é a energia cinética
- m é o objeto de massa
- v é o objeto da velocidade em metros por segundo
Vamos bash um prego na parede com os nossos quatro quilograma martelo, e assumir que mover a 20 metros por segundo (65 pés por segundo). Isso dá:
KE = 0,5 ( ½ ) x 4 (kg) x 20 (velocidade) ao quadrado = 800 joules.
a energia mecânica é PE + KE, dando ao martelo 858 joules de energia mecânica.
fatores que afetam a energia mecânica de um objeto
a energia mecânica está sujeita a influências externas que afetam seus valores. Em muitos exemplos de energia mecânica, a energia é perdida quando o” trabalho ” está sendo concluído.
nem todo o potencial e a energia cinética de um objeto sempre se tornam energia mecânica. Muitas vezes há uma infiltração de energia.
Qual é a conservação da energia mecânica?
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Imagine uma montanha-russa movendo-se ao longo de uma pista reta, usando energia cinética. A montanha-russa tem a quantidade exata de energia para atingir o pico de uma subida que se aproxima, parando no topo onde permanece estacionária. Sua energia cinética se converteu em energia potencial.
polegadas por polegadas, a montanha-russa eleva o pico e desce do outro lado. O potencial foi convertido em uma quantidade equivalente de energia cinética.
a energia mecânica total do carro de montanha-russa não mudou durante os picos e descidas, nem durante a conversão da energia cinética em energia potencial e de volta à energia cinética.
a energia do sistema permaneceu a mesma. Isso é chamado de princípio da Conservação da energia mecânica.
a energia mecânica é afetada por forças não conservadoras?
o princípio da Conservação da energia mecânica pressupõe que a energia mecânica total de um objeto não muda. (No nosso exemplo, essa seria a montanha-russa.) Nenhuma outra força age sobre ela. Como tal, nenhuma energia é perdida, pois nossa montanha-russa muda sua energia cinética para energia potencial.
claro, nem toda transferência de energia é tão simples. Forças externas e forças de atrito desempenham um papel na equação, alguma ciência física por trás do teórico. A energia pode se perder. Como?
as forças de atrito, também conhecidas como forças não conservadoras, retiram energia do sistema. Essas forças incluem a resistência do ar da montanha-russa ou a energia térmica perdida à medida que as rodas aquecem os trilhos. O sistema não pode recuperar essa energia perdida.
quanta energia mecânica é perdida em uma colisão? As colisões são outra maneira pela qual a energia mecânica pode ser afetada. Existem dois tipos de colisões.
uma colisão elástica é fácil de entender em termos de energia-Nenhuma energia cinética é perdida neste cenário, e a energia do sistema permanece a mesma.
Imagine dois carrinhos viajando Um em direção ao outro na mesma velocidade. Eventualmente, eles batem um no outro. A colisão os coloca em uma nova direção, mas sem perda de velocidade. Esta colisão é definida como uma colisão perfeitamente elástica sem perda de energia cinética.
uma colisão tão perfeitamente elástica provavelmente não é realista na vida real. Colisões entre átomos em gases são um exemplo melhor de colisões elásticas. O berço de Newton é talvez o exemplo prático mais próximo de uma colisão elástica, onde a energia cinética insignificante é perdida à medida que as bolas balançam para frente e para trás. Uma colisão inelástica ocorre quando a energia cinética é perdida em uma colisão. Se esses dois carrinhos colidirem e continuarem sua jornada a uma velocidade mais lenta, a energia cinética será perdida. Tal cenário é muito mais provável do que uma colisão elástica.
se você pular uma bola e ela não saltar tão alto quanto a altura da qual foi lançada, isso é uma colisão inelástica. Uma bola de boliche quebrando em pinos é uma colisão inelástica porque a bola de boliche diminui após o contato.
Quem Descobriu Que A Energia Mecânica Poderia Ser Perdida? James Prescott Joule, físico, matemático e cervejeiro Inglês, foi um descobridor aparentemente improvável dos efeitos da perda de energia na energia mecânica. Joule não tinha educação física formal, mas um grande interesse em Mecânica. Ele observou e estudou o calor gerado através de várias fontes, incluindo a agitação da água por uma pá e a expansão de um gás no vácuo. A compreensão de Joule de que o calor poderia ser criado pelo trabalho mecânico mudou o pensamento científico no século XIX. Seu trabalho tornou-se a espinha dorsal do princípio da conservação de energia e da Primeira Lei da Termodinâmica. Esta lei afirma que o calor é uma energia que não pode ser criada ou destruída, mas pode ser transferida ou convertida em outro tipo de energia.
compreender a definição de energia mecânica
a energia mecânica é um dos tipos mais comuns de energia. Ele descreve a capacidade de um objeto para realizar alguma forma de trabalho.
vemos energia mecânica em ação todos os dias enquanto pegamos objetos estacionários e os fazemos executar tarefas para nós, desde aros de tiro até tocar violão.
a energia mecânica é a energia ou potência que os objetos têm através do movimento ou da mudança de posição.
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