Was ist mechanische Energie?
In der Physik ist mechanische Energie (E mech ) die Energie, die mit der Bewegung und Position eines Objekts verbunden ist, normalerweise in einem Kraftfeld (z. B. Gravitationsfeld). Mechanische Energie (und auch die thermische Energie) kann in zwei Kategorien unterteilt werden, transient und gespeichert. Übergangsenergie ist Energie in Bewegung, das heißt Energie, die von einem Ort zum anderen übertragen wird. Gespeicherte Energie ist die in einem Stoff oder Gegenstand enthaltene Energie. Vorübergehende mechanische Energie wird üblicherweise als Arbeit bezeichnet . Die gespeicherte mechanische Energie liegt in einer von zwei Formen vor: kinetisch oder potentiell :
- Mögliche Energie . Die potentielle Energie U ist definiert als die Energie, die in einem Objekt gespeichert ist, das einer konservativen Kraft ausgesetzt ist. Zu den gebräuchlichen Typen gehört die potentielle Gravitationsenergie eines Objekts, die von seiner Masse und seinem Abstand vom Massenmittelpunkt eines anderen Objekts abhängt.
- Kinetische Energie . Die kinetische Energie K ist definiert als die Energie, die aufgrund ihrer Bewegung in einem Objekt gespeichert ist. Es hängt von der Geschwindigkeit eines Objekts ab und ist die Fähigkeit eines sich bewegenden Objekts, an anderen Objekten zu arbeiten, wenn es mit ihnen kollidiert.
Beispiel: Blockrutschen auf reibungsfreiem Gefälle
Der 1-kg-Block beginnt in einer Höhe H (zum Beispiel 1 m) über dem Boden, wobei die potenzielle Energie mgH und die kinetische Energie gleich 0 sind. Er gleitet (ohne Reibung) zum Boden und kommt ohne potenzielle Energie und kinetische Energie an K = 1/2 mv 2 . Berechnen Sie die Geschwindigkeit des Blocks auf dem Boden und seine kinetische Energie.
E mech = U + K = const
=> ½ mv 2 = mgH
=> v = √2 gH = 4,43 m / s
=> K 2 = ½ x 1 kg x (4,43 m / s) 2 = 19,62 kg.m 2 .s -2 = 19,62 J
Beispiel: Pendel
Nehmen Sie ein Pendel an (Kugel der Masse m, die an einer Schnur der Länge L aufgehängt ist , die wir hochgezogen haben, so dass die Kugel eine Höhe H <L über ihrem tiefsten Punkt im Bogen ihrer Bewegung der gedehnten Schnur liegt. Das Pendel wird dem Konservativen unterworfen Gravitationskraft, bei der Reibungskräfte wie Luftwiderstand und Reibung am Drehpunkt vernachlässigbar sind.
Wir befreien es von der Ruhe. Wie schnell geht es unten?
Das Pendel erreicht in vertikaler Position die größte kinetische Energie und die geringste potentielle Energie , da es die größte Geschwindigkeit hat und an diesem Punkt der Erde am nächsten ist. Andererseits hat es an den extremen Positionen seines Schwungs seine geringste kinetische Energie und seine größte potentielle Energie , da es keine Geschwindigkeit hat und an diesen Punkten am weitesten von der Erde entfernt ist.
Wenn die Amplitude auf kleine Schwankungen begrenzt ist, beträgt die Periode T eines einfachen Pendels, die Zeit, die für einen vollständigen Zyklus benötigt wird:
Dabei ist L die Länge des Pendels und g die lokale Erdbeschleunigung. Bei kleinen Schaukeln ist die Schwungdauer für Schaukeln unterschiedlicher Größe ungefähr gleich. Das heißt, die Periode ist unabhängig von der Amplitude .
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Dieser Artikel basiert auf der maschinellen Übersetzung des englischen Originalartikels. Weitere Informationen finden Sie im Artikel auf Englisch. Sie können uns helfen. Wenn Sie die Übersetzung korrigieren möchten, senden Sie diese bitte an: translations@nuclear-power.com oder füllen Sie das Online-Übersetzungsformular aus. Wir bedanken uns für Ihre Hilfe und werden die Übersetzung so schnell wie möglich aktualisieren. Danke.
