Sa mga nakaraang artikulo ay lubusang nasuri namin lakas na gumagalaw at lahat ng nauugnay dito. Sa kasong ito, nagpapatuloy kami sa pagsasanay at nagpapatuloy sa pag-aaral mekanikal na enerhiya. Ang ganitong uri ng enerhiya ay kung ano ang ginawa ng gawain ng isang katawan at maaaring ilipat sa pagitan ng iba pang mga katawan. Ang mekanikal na enerhiya ay ang kabuuan ng kinetic energy (motion) na may elastic at/o gravitational potential energy, na nabuo sa pamamagitan ng interaksyon ng mga katawan depende sa kanilang posisyon.
Sa artikulong ito ipapaliwanag namin kung paano gumagana ang mekanikal na enerhiya, kung paano kalkulahin ito at ilang mga halimbawa at aplikasyon. Kung nais mong maunawaan nang malinaw at simple ang konseptong ito, ipagpatuloy ang pagbabasa.
Paliwanag ng lakas na mekanikal
Kumuha tayo ng isang halimbawa upang ipaliwanag ang mekanikal na enerhiya. Isipin na naghahagis tayo ng bola mula sa isang tiyak na taas. Sa panahon ng paghagis, ang bola ay may Ang lakas ng kinetiko dahil sa paggalaw nito, habang nasa hangin ay nakukuha rin nito potensyal na enerhiya ng gravitational dahil sa posisyon nito na may paggalang sa lupa. Habang tumataas ito, tumataas ang potensyal na enerhiya, at habang bumababa ito, ang potensyal na enerhiya ay na-convert sa kinetic energy.
Ang braso na nagtutulak sa bola ay gumagana dito, na naglilipat ng kinetic energy dito. Kung pababayaan natin ang alitan sa hangin, ang bola ay mag-iingat ng kabuuang mekanikal na enerhiya nito, na siyang kabuuan ng kinetic at potensyal na enerhiya. Sa katunayan, ang mekanikal na enerhiya ng isang sistema ay maaaring manatiling pare-pareho kapag walang lumalaban na pwersa tulad ng friction.
Mahalagang tandaan na ang grabidad Ito ay isang pare-parehong puwersa (9,8 m/s² sa Earth) at palaging kumikilos sa mga bagay. Kaya, ang kinakalkula na mekanikal na enerhiya ay magiging resulta ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng bilis, masa at taas ng isang katawan. Ang yunit ng pagsukat ng mekanikal na enerhiya ay Hulyo (J), ayon sa International System of Units.
Formula ng mekanikal na enerhiya
Ang mekanikal na enerhiya (Em) ay ang kabuuan ng kinetic energy (Ec) at potensyal na enerhiya (Ep). Sa matematika, maaari itong ipahayag sa sumusunod na paraan:
Em = Ec + Ep
Upang makalkula ang Ang lakas ng kinetiko (Ec), ginagamit namin ang formula:
- Ec = 1/2 mv²
kung saan m ay ang masa ng katawan at v ay ang bilis.
Bilang ang potensyal na enerhiya ng gravitational (Ep), ang formula ay:
- Ep = mgh
kung saan m ay ang misa, g ay ang acceleration na dulot ng gravity at h ang taas.
Sa ganitong paraan, kung alam mo ang masa ng bagay, ang bilis nito at ang taas kung saan ito inilunsad, maaari mong kalkulahin ang mekanikal na enerhiya nito.
Prinsipyo ng konserbasyon ng mekanikal na enerhiya
Ang isang pangunahing prinsipyo sa pisika ay ang nagsasaad na Ang enerhiya ay hindi nilikha o nawasak, ngunit binago. Ito ay kilala bilang ang prinsipyo ng pangangalaga ng enerhiya. Sa kaso ng mekanikal na enerhiya, ang prinsipyong ito ay wasto kung ang sistema ay nakahiwalay, iyon ay, kung walang mga di-konserbatibong pwersa tulad ng alitan.
Kung itatapon natin ang bola sa hangin, sa pinakamataas na punto nito ang kinetic energy nito ay magiging zero, ngunit ang gravitational potential energy nito ay magiging maximum. Habang bumababa ito, ang potensyal na enerhiya ay nababago sa kinetic energy. Sa buong prosesong ito, ang kabuuang mekanikal na enerhiya ng system ay nananatiling pare-pareho.
Ang mathematical equation na naglalarawan sa prinsipyong ito ay ang mga sumusunod:
Em = Ec + Ep = pare-pareho
Sa totoong mga sistema, binabago ng pagkakaroon ng friction at iba pang di-konserbatibong pwersa ang equation na ito, na nagiging sanhi ng pagkawala ng ilan sa enerhiya bilang init o iba pang uri. Gayunpaman, ang prinsipyong ito ay nananatiling kapaki-pakinabang para sa pagsusuri ng maraming mga pisikal na sistema.
Mga halimbawa ng ehersisyo
Tingnan natin ang ilang pagsasanay upang ilarawan kung paano ilapat ang mga konseptong inilarawan sa itaas:
- Piliin ang maling opsyon:
- a) Ang kinetic energy ay ang enerhiya na mayroon ang isang katawan mula sa paggalaw.
- b) Ang potensyal na enerhiya ng gravitational ay ang enerhiya na mayroon ang isang katawan dahil ito ay matatagpuan sa isang tiyak na taas.
- c) Ang kabuuang mekanikal na enerhiya ng isang katawan ay nananatiling pare-pareho kahit na sa pagkakaroon ng friction.
- d) Ang enerhiya ng uniberso ay pare-pareho at nagbabago lamang.
- e) Kapag ang isang katawan ay may kinetic energy, maaari itong gumana.
Ang maling opsyon ay (C). Ang mekanikal na enerhiya ay hindi natipid sa pagkakaroon ng alitan, dahil ang ilan sa mga ito ay nawawala bilang init.
- Ang pagbabago sa kinetic energy ng bus ay zero.
- Ang mekanikal na enerhiya ng bus-Ground system ay pinananatili.
- Ang kabuuang enerhiya ng sistema ng bus-Earth ay natipid, bagama't ang ilan ay binago sa panloob na enerhiya.
Sa kasong ito, ang tamang sagot ay V, F, V. Ang kinetic energy ay hindi nag-iiba dahil ang bilis ay pare-pareho; Gayunpaman, ang mekanikal na enerhiya ay hindi natipid dahil sa pagtaas ng panloob na enerhiya ng system na dulot ng alitan.
Ang mga halimbawang ito ay naglalarawan ng kahalagahan ng pag-unawa kung paano nakikipag-ugnayan ang mga puwersa at enerhiya sa iba't ibang konteksto. Ang mekanikal na enerhiya ay susi sa maraming pang-araw-araw na aplikasyon, mula sa paglipat ng sasakyan hanggang sa pagtalon sa trampolin.
Ang tamang pag-unawa sa mekanikal na enerhiya ay hindi lamang kapaki-pakinabang para sa pagpasa sa mga pagsusulit, kundi pati na rin para sa pag-unawa sa mga phenomena ng mundo sa paligid natin.