Μηχανικά ενεργειακά γεγονότα για παιδιά

Η ενέργεια, στη φυσική, είναι η ικανότητα ενός συστήματος να κάνει δουλειά. Η εργασία είναι η δύναμη που ένα σύστημα παράγει σε άλλο σύστημα σε απόσταση. Επομένως, η ενέργεια ισούται με την ικανότητα ενός συστήματος να τραβά ή να σπρώχνει άλλες δυνάμεις. Η μηχανική ενέργεια είναι το άθροισμα όλης της ενέργειας μέσα σε ένα σύστημα. Η μηχανική ενέργεια μπορεί να χωριστεί σε δύο μορφές ενέργειας: κινητική ενέργεια και πιθανή ενέργεια.

Όταν ένα αντικείμενο κινείται, ο τύπος ενέργειας που εμφανίζεται είναι κινητική ενέργεια. Μερικές από τις πολλές μορφές κινητικής ενέργειας περιλαμβάνουν περιστροφή (ενέργεια από περιστροφή γύρω από έναν άξονα), δόνηση (ενέργεια από δόνηση) και μεταφραστική (ενέργεια από την κίνηση από μία τοποθεσία σε αλλο). Η εξίσωση που πρέπει να επιλυθεί για την ποσότητα κινητικής ενέργειας ενός αντικειμένου σε δεδομένο χρόνο είναι: KE = (1/2) * m * v ^ 2, όπου m = η μάζα του αντικειμένου και v = η ταχύτητα του αντικειμένου.

Όπου η κινητική ενέργεια είναι η ενέργεια της κίνησης, η πιθανή ενέργεια είναι η ενέργεια που αποθηκεύεται σε ένα αντικείμενο ανάλογα με τη θέση του. Σε αυτήν τη μορφή, η ενέργεια δεν λειτουργεί, αλλά έχει τη δυνατότητα να μετατραπεί σε άλλες μορφές ενέργειας. Στην περίπτωση της μηχανικής ενέργειας, η πιθανή ενέργεια μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια όταν το αντικείμενο τίθεται σε κίνηση. Δύο μορφές δυναμικής ενέργειας είναι η βαρυτική και η ελαστική δυνητική ενέργεια. Η δυναμική ενέργεια βαρύτητας είναι η ενέργεια ενός αντικειμένου ανάλογα με το ύψος του πάνω από το έδαφος. Η ελαστική δυναμική ενέργεια είναι η ενέργεια που αποθηκεύεται σε ένα αντικείμενο που τεντώνεται ή συμπιέζεται, όπως ένα ελατήριο.

Ο νόμος της διατήρησης της ενέργειας είναι ένας θεμελιώδης νόμος της φυσικής και δηλώνει ότι μέσα σε ένα σύστημα απομονωμένο από το περιβάλλον του, η συνολική ενέργεια μέσα στο σύστημα διατηρείται. Δηλαδή, αν και η ποσότητα της κινητικής ενέργειας και της δυνητικής ενέργειας μπορεί να αλλάξει από στιγμή σε στιγμή στιγμή η συνολική ποσότητα ενέργειας, η μηχανική ενέργεια ενός αντικειμένου, δεν αλλάζει ποτέ όσο παραμένει απομονωμένος. Η πιθανή ενέργεια ενός αντικειμένου ορίζεται από την εξίσωση: PE = mgh, όπου m = η μάζα του αντικειμένου, g = η βαρυτική επιτάχυνση και h = το ύψος του αντικειμένου πάνω από το έδαφος.

Η μηχανική ενέργεια ενός συστήματος είναι το άθροισμα της κινητικής και δυνητικής ενέργειας μέσα στο σύστημα: μηχανική ενέργεια = πιθανή ενέργεια + κινητική ενέργεια. Το αποτέλεσμα αυτής της εξίσωσης ονομάζεται συνολική μηχανική ενέργεια. Η μηχανική ενέργεια μετριέται σε μονάδες που ονομάζονται joules. Τα αντικείμενα με μηχανική ενέργεια είναι είτε σε κίνηση είτε έχουν αποθηκευμένη ενέργεια για να δουλέψουν. Ενώ ένα απομονωμένο σύστημα διατήρησε τη μηχανική του ενέργεια, αυτό συνήθως δεν συμβαίνει στην πραγματική λέξη γιατί κάποια πιθανή ενέργεια μετατρέπεται σε άλλες μορφές ενέργειας, όπως η θερμότητα, μέσω της αντίστασης του αέρα και τριβή. Αυτή η ενέργεια «χάνεται» στο σύστημα.