עובדות אנרגיה מכנית לילדים

אנרגיה, בפיזיקה, היא היכולת של מערכת לבצע עבודה. עבודה היא הכוח שמערכת מייצרת על מערכת אחרת על פני מרחק. לכן, אנרגיה שווה ליכולתה של מערכת למשוך או לדחוף כוחות אחרים. אנרגיה מכנית היא סך כל האנרגיה במערכת. ניתן לשבור אנרגיה מכנית לשתי צורות של אנרגיה: אנרגיה קינטית ואנרגיה פוטנציאלית.

כאשר אובייקט נמצא בתנועה, סוג האנרגיה המוצגת הוא אנרגיה קינטית. חלק מהצורות הרבות של אנרגיה קינטית כוללות סיבוב (אנרגיה מסיבוב סביב ציר), רטט (אנרגיה מרטט) ותרגומיות (אנרגיה מתנועה ממיקום אחד ל אַחֵר). המשוואה לפתור את כמות האנרגיה הקינטית של אובייקט בזמן נתון היא: KE = (1/2) * m * v ^ 2, כאשר m = מסת האובייקט ו- v = מהירות האובייקט.

כאשר אנרגיה קינטית היא אנרגיית התנועה, אנרגיה פוטנציאלית היא האנרגיה המאוחסנת באובייקט בהתאם למיקומו. בצורה זו, האנרגיה אינה עושה עבודה, אך יש בה פוטנציאל להמרה לצורות אנרגיה אחרות. במקרה של אנרגיה מכנית, אנרגיה פוטנציאלית הופכת לאנרגיה קינטית כאשר האובייקט מופעל לתנועה. שתי צורות של אנרגיה פוטנציאלית הן אנרגיה פוטנציאלית של כוח משיכה ואלסטי. אנרגיית פוטנציאל הכבידה היא האנרגיה של אובייקט בהתאם לגובהו מעל פני הקרקע. אנרגיה פוטנציאלית אלסטית היא האנרגיה המאוחסנת באובייקט שנמתח או דחוס, כמו קפיץ.

חוק שימור האנרגיה הוא חוק יסוד של הפיזיקה וקובע כי בתוך מערכת מבודדת מסביבתה, האנרגיה הכוללת בתוך המערכת נשמרת. זאת אומרת, אם כי כמות האנרגיה הקינטית והאנרגיה הפוטנציאלית יכולים להשתנות מרגע לרגע לרגע כמות האנרגיה הכוללת, האנרגיה המכנית של האובייקט, לעולם אינה משתנה כל עוד היא נשארת מְבוּדָד. האנרגיה הפוטנציאלית של אובייקט מוגדרת על ידי המשוואה: PE = mgh, כאשר m = מסת האובייקט, g = תאוצת הכבידה ו- h = גובה האובייקט מעל הקרקע.

האנרגיה המכנית של מערכת היא סכום האנרגיה הקינטית והפוטנציאלית בתוך המערכת: אנרגיה מכנית = אנרגיה פוטנציאלית + אנרגיה קינטית. התוצאה של משוואה זו נקראת האנרגיה המכנית הכוללת. אנרגיה מכנית נמדדת ביחידות הנקראות ג'אול. עצמים עם אנרגיה מכנית נמצאים בתנועה או שמאחסנת אנרגיה לעבודה. בעוד שמערכת מבודדת שמרה על האנרגיה המכנית שלה, זה בדרך כלל לא קורה במילה האמיתית כי אנרגיה פוטנציאלית כלשהי הופכת לצורות אחרות של אנרגיה, כגון חום, באמצעות התנגדות אוויר חיכוך. אנרגיה זו הופכת ל"אבודה "למערכת.