مثال على الطاقة الميكانيكية

من المعروف أن الطاقة هي القدرة على القيام بالعمل. لذلك ، فإن الطاقة الميكانيكية هي التي تسمح بتنفيذ عمل ذي طبيعة ميكانيكية. لها تطبيقات لا حصر لها في الحياة اليومية والصناعة ، من تحريك الأجسام ، وتدوير التروس ، وفتح وإغلاق البوابات ، على سبيل المثال.

وهو يعادل مجموع الطاقات الحركية والمحتملة ، لأنه يُعطى بواسطة كل من الحركة وموضع العنصر المتأثر بهذه الطاقة.

وبوضع معادلات الطاقات الحركية والممكنة ، فإن المعادلة تعادل:

يمكننا أيضًا التعبير عنها كدالة لكتلة الجسم المعني ، وهو العامل المشترك:

يستخدم البشر الطاقة الميكانيكية للتفاعل مع العالم والتحرك حوله. ومن أمثلة هذه التفاعلات: المشي ، والركض ، والجري ، وفتح الأبواب ، والتمارين الرياضية ، وقيادة السيارة ، وحمل المواد بقوة السلاح أو بدعم عربة.

التحول وتطبيقات الطاقة الميكانيكية

على المستوى الصناعي ، الطاقة الميكانيكية هي التي تتعامل مع الأجزاء والتروس التي تؤدي المهام الرئيسية لمراحل العملية. في عمليات مثل التكسير ، الطحن ، الغربلة ، الترشيح بالطرد المركزي ، نقل المواد ، الطاقة الميكانيكية هي العامل الذي يبدأ كل شيء. ولكن لكي تكون هناك طاقة ميكانيكية ، يجب أن تكون هناك أنواع مختلفة من الطاقة كسلائف.

الطاقة الكهربائية: إذا تم إحداث مجال كهربائي في لف المحرك ، فسيبدأ في الدوران ، والذي سيكون أول مظهر من مظاهر الطاقة الميكانيكية ؛ سيتم توصيل هذا إلى محور ، أو ترس ، والذي بدوره سيتعاون في تطوير العملية. على سبيل المثال ، في مصعد دلو ، يقوم المحرك بتوصيل الحركة إلى سلسلة تشبه تلك الموجودة في الدراجة ولكن بأبعاد أكبر. الجرافات عبارة عن أدراج صغيرة مملوءة بمواد سيتم نقلها لنقلها إلى موقع آخر في العملية. ستكون الطاقة الميكانيكية معادلة للطاقة الكهربائية المطبقة على المحرك ، ولكن باستثناء الخسائر الناجمة عن الاحتكاك والتدفئة أثناء ذلك.

الطاقة الكيميائية: في محطة كهروحرارية ، يولد حرق الوقود ، عادة زيت الوقود ، حرارة كافية في المرجل لتوليد بخار شديد السخونة. سوف ينتقل البخار المحمص عبر شبكة البخار الخاصة بالمحطة ، وسيتم توزيعه ليصطدم بسلسلة من التوربينات. الطاقة الميكانيكية لحظية ، محمولة بالبخار ، وتتبدد في قوة دفع التوربينات. سوف يشاركون في توليد الكهرباء لتزويد المجتمع. تعادل الطاقة الميكانيكية المطبقة في التوربينات طاقة تدفق البخار المحمص ، مما يستبعد خسائر الاحتكاك في خط أنابيب البخار.

قوة الرياح: حقل الرياح الذي يتكون من امتداد فيه سلسلة من الصواري مع مراوح أو "طواحين الهواء" ، تستقبل الطاقة القادرة على توليد كتل هوائية كبيرة فيها حركة. تضرب الرياح عالية السرعة المراوح التي سيسمح تصميمها لها بالدوران ، وهناك يتم اكتشاف ولادة الطاقة الميكانيكية. تسمح هذه الطاقة الجديدة بتوليد الكهرباء التي سيتم توجيهها إلى أقرب المدن. وهي من أنظف الطاقات التي يمكن استخدامها.

طاقة مشعة: تساهم الشمس بكمية هائلة من الطاقة التي يمكن التقاطها من خلال الألواح الشمسية. بفضل الطاقة المشعة للشمس ، ستقوم الألواح بتوليد الكهرباء وتخزينها لتزويد المنزل أو مصنع الإنتاج. ستعمل الكهرباء المعنية على تشغيل الأجهزة المنزلية ، مثل الخلاطات أو الخلاطات أو المراوح أو الأجهزة المستخدمة في التجميع ، مثل آلات الخياطة. كل ما سبق يعتمد على الطاقة الميكانيكية لأداء مهمتها ، والتي كانت تعمل سابقًا مع الطاقة الكهربائية.

أمثلة على حساب الطاقة الميكانيكية

1.- سيارة تتحرك بسرعة 15 م / ث. كتلته 1200 كجم ، و 10 أمتار فوق مستوى سطح البحر. احسب طاقتها الميكانيكية.

الحل: سيتم استبدال البيانات الموجودة في الصيغة ، مع مراعاة أن الوحدات التي يتم التعامل معها تنتمي إلى نفس النظام ، والذي سيكون في هذه الحالة هو النظام الدولي للوحدات.

2.- عداء بوزن 65 كغ وسرعته 70 كم / ساعة. تقع على ارتفاع 5 أمتار فوق سطح الأرض على مسار تم وضعه على منصة. احسب طاقتها الميكانيكية.

الحل: أولاً ، يجب إجراء تحويلات الوحدات الضرورية للتكيف مع نظام mKs (متر ، كيلوجرام ، ثانية).

الآن سنقوم باستبدال القيم في معادلة الطاقة الميكانيكية:

3.- تلفريك يسافر فوق مدينة. يبلغ إجمالي كتلتها مع وجود أشخاص على متنها 1912 جنيهًا إسترلينيًا. إنها تسير بسرعة 20 كم / ساعة ، على ارتفاع 0.1 ميل. احسب الطاقة الميكانيكية التي تدخل في حركتها.

الحل: يجب إجراء تحويلات الوحدات الضرورية لتتوافق مع نظام mKs (متر ، كيلومترات ، ثوان).

الآن سنقوم باستبدال القيم في معادلة الطاقة الميكانيكية