דוגמה לאנרגיה מכנית

ידוע כי אנרגיה היא היכולת לעשות עבודה. לכן, ה אנרגיה מכנית היא המאפשרת לבצע עבודה בעלת אופי מכני. יש לו אינספור יישומים בחיי היום יום ובתעשייה, החל מתנועת גופים, סיבוב גלגלי שיניים, פתיחה וסגירה של שערים, למשל.

זה שווה ערך לסכום האנרגיות הקינטיות והפוטנציאליות, מכיוון שהוא נתון הן מהתנועה והן מהמיקום של היסוד המושפע מאנרגיה זו.

ואם שמים את הנוסחאות של האנרגיות הקינטיות והפוטנציאליות, המשוואה שקולה ל:

אנו יכולים לבטא זאת גם כפונקציה של מסת הגוף המעורב, שהיא הגורם המשותף:

בני אדם משתמשים באנרגיה מכנית כדי ליצור אינטראקציה עם העולם ולנוע סביבו. דוגמאות לאינטראקציות אלו הן: הליכה, ריצה, ריצה, פתיחת דלתות, פעילות גופנית, נהיגה במכונית, נשיאת חומרים בכוח הזרוע או בתמיכה של עגלה.

טרנספורמציה ויישומים של אנרגיה מכנית

ברמה התעשייתית, אנרגיה מכנית היא זו שמתמרנת את החלקים והגלגלים המבצעים את משימות המפתח של שלבי התהליך. בפעולות כמו ריסוק, גריסה, ניפוי, סינון צנטריפוגלי, הובלת חומרים, אנרגיה מכנית היא הגורם שמתחיל את הכל. אבל כדי שתהיה אנרגיה מכנית, חייבים להיות סוגים שונים של אנרגיה כמבשרים.

כוח חשמלי:

אם שדה חשמלי מושרה בפיתול של מנוע, הוא יתחיל להסתובב, וזה יהיה הביטוי הראשון של אנרגיה מכנית; זה יועבר לציר, או גלגל שיניים, שבתורו ישתפו פעולה בפיתוח הפעולה. לדוגמה, במעלית דלי, מנוע מתקשר את התנועה לשרשרת, בדומה לזו של אופניים אך בממדים גדולים יותר. הדליים הם מגירות קטנות מלאות בחומר שיועבר כדי לקחת אותו לאתר אחר בתהליך. האנרגיה המכנית תהיה שווה ערך לאנרגיה החשמלית המופעלת על המנוע, אך לא כולל הפסדים כתוצאה מחיכוך וחימום במהלך זה.

אנרגיה כימית: במפעל תרמו-אלקטרי, שריפת דלק, בדרך כלל מזוט, מייצרת מספיק חום בדוד כדי ליצור קיטור מחומם. הקיטור המחומם יעבור דרך רשת הקיטור של המפעל, ויופץ כדי להתנגש בסדרה של טורבינות. אנרגיה מכנית היא מיידית, נישאת על ידי קיטור, ומתפזרת בדחף הטורבינות. הם ישתתפו בייצור חשמל לאספקת קהילה. האנרגיה המכנית המופעלת בטורבינות מקבילה לזו של זרימת הקיטור המחומם, ששוללת הפסדי חיכוך בצינור הקיטור.

אנרגיית רוח: שדה רוח, המורכב מהרחבה שבה סדרה של תרנים עם מדחפים או "טחנות רוח", מקבלת את האנרגיה שמסוגלת לייצר בפנים מסות אוויר גדולות תְנוּעָה. הרוח המהירה פוגעת במדחפים, שתכנונם יאפשר להם להסתובב, ושם מתגלה הולדת האנרגיה המכנית. אנרגיה חדשה זו מאפשרת ייצור חשמל שיופנה לעיירות הקרובות. זוהי אחת האנרגיות הנקיות ביותר שניתן להשתמש בהן.

אנרגיה קורנת: השמש תורמת כמות עצומה של אנרגיה שניתן ללכוד באמצעות פאנלים סולאריים. הודות לאנרגיית הקרינה של השמש, הפאנלים יפיקו ויאחסנו חשמל כדי לספק בית או מפעל ייצור. החשמל המדובר יפעיל מכשירי חשמל ביתיים, כגון בלנדרים, מיקסרים, מאווררים או מכשירים המשמשים ב-maquiladora, כגון מכונות תפירה. כל האמור לעיל תלוי באנרגיה מכנית כדי לבצע את המשימה שלהם, שעבדו בעבר עם אנרגיה חשמלית.

דוגמאות לחישוב אנרגיה מכנית

1.- מכונית נוסעת במהירות של 15 מ' לשנייה. יש לו מסה של 1200 ק"ג, והוא נמצא בגובה 10 מ' מעל פני הים. חשב את האנרגיה המכנית שלו.

פתרון: הנתונים בנוסחה יוחלפו תוך הקפדה על כך שהיחידות המטופלות שייכות לאותה מערכת, שבמקרה זה תהיה מערכת היחידות הבינלאומית.

2.- לרץ במשקל 65 ק"ג מהירות של 70 ק"מ לשעה. הוא ממוקם 5 מטרים מעל פני הקרקע על מסילה המונחת על רציף. חשב את האנרגיה המכנית שלו.

פתרון: ראשית, יש לבצע את המרות היחידות הדרושות להתאמה למערכת ה-mKs (מטר, קילוגרם, שני).

כעת נחליף ערכים במשוואת האנרגיה המכנית:

3.- רכבל נוסע מעל עיר. המסה הכוללת שלו עם אנשים על הסיפון היא 1912 פאונד. הוא נוסע במהירות של 20 ק"מ לשעה, בגובה של 0.1 מייל. חשב את האנרגיה המכנית הכרוכה בתנועתו.

פתרון: יש לבצע את המרות היחידות הדרושות כדי להתאים למערכת mKs (מטרים, קילומטרים, שניות).

כעת נחליף ערכים במשוואת האנרגיה המכנית