Mekanisk Energi: En Nybegynners Guide Til Energien Til Objekter Og Bevegelse

Mekanisk energi er rundt oss. Enten det er et barn som sparker en fotball eller en massiv vindturbin som gir oss elektrisitet, er det ingen å unnslippe denne kraften. Men hva er egentlig mekanisk energi? I denne veiledningen hjelper vi deg med å forstå mer om mekanisk energi, hvordan den fungerer og produserer kraft, og hvorfor det betyr noe for deg (og oss alle).

Hva Er Mekanisk Energi og Hvordan Fungerer Det?

Mekanisk energi er et spørsmål om fysisk vitenskap. Det er energien til bevegelse, eller energien til et objekt som beveger seg. Alle livsformer og mange systemer bruker mekanisk energi til å fungere, og bevegelsesenergien kan ses i hverdagen. Noen eksempler er:

• et barn holder en ball opp i luften mens de skanner feltet for å kaste den. De bruker kraft (holder ballen opp), men har ennå ikke utøvd noe arbeid (kraft forårsaker forskyvning av et objekt).
• et barn sparker en ball (ekstern kraft) — kraften virker på den og driver den fremover.
• en ball flyr gjennom luften( bevegelsesenergi), faller ned (gravitasjonskraft), hopper av bakken for å gå opp igjen til et punkt (gravitasjonspotensiell energi), så kommer ned igjen og ruller til et stopp.
• et fly som går fort nedover rullebanen representerer bevegelsesenergien.
• et fartfly som smelter inn i et helikopter overfører kinetisk energi til det andre flyet.
• en privat jet bremser for å stoppe når piloten bruker bremser (friksjonskraft).

Mekanisk energi (kinetisk energi eller potensiell energi) Er energien til enten et objekt i bevegelse eller energien som er lagret i objekter av deres posisjon.

Mekanisk energi er også en driver av fornybar energi. Mange former for fornybar energi er avhengige av mekanisk energi for å tilstrekkelig produsere kraft eller konvertere energi.

to eksempler på fornybar energi som er avhengig av mekanisk energi er vannkraft og vindkraft.

Mekanisk energi er bare en av flere former for energi, som også inkluderer:

• Lys
• Varme
• Lydenergi
• Kjemisk energi
• Elektrisk energi
• Kjernekraft

interessant er alle disse energiformene utskiftbare — overfører fra en tilstand til en annen, avhengig av omstendighetene. Det er fordi den vitenskapelige loven om bevaring sier at energi aldri slutter å eksistere helt; den kan bare forandres fra en form til en annen.

Hva Er Noen Eksempler På Mekanisk Energi?

Mekanisk energi kan produseres av levende ting, faste gjenstander, gasser, vann eller luft. Det finnes eksempler på mekanisk energi overalt.

Potensiell og kinetisk energi er bare to eksempler som vi kan se eller oppleve.

Et Eksempel På Potensiell Energi

Tenk deg at du kommer hjem fra din lokale bondens marked og blant din kurv med økologiske godbiter er en feit, saftig, rund vannmelon.

du plasserer vannmelon på kjøkkenbenken. Den har nå potensiell energi på grunn av sin høyde over kjøkkengulvet og på grunn av vekten.

deretter støter du ved et uhell med albuen din mens du trekker ut en krukke for å lagre dine ferske økologiske kaffebønner. Du rykke ut for å fange den som melon begynner å rulle mot kanten av disken. Dette er bevegelsesenergien.

fordi du har hendene fulle med en krukke og en pose med kaffe, faller melonen din til gulvet (gravitasjonskraft – et eksempel på ikke-konservativ kraft), smadrer inn i keramiske fliser og eksploderer i en gazillion stykker. Nå har “arbeid” blitt gjort fordi virkningen brøt melonen i biter av saftig mush. Den stiplede vannmelon skaper også lydenergi, en av energiformene som ble diskutert tidligere.

Et Eksempel På Kinetisk Energi

kilde

mange av oss er begeistret for ren energi på grunn av sin gunstige innvirkning på klimaendringene. Vi kan velge en grønn energiplan når vi velger en strømleverandør, eller vi kan installere solcellepaneler i vårt hjem.

når vi velger en grønn energiplan, produseres energien ofte av turbiner. Det finnes ulike typer kinetisk energi som gjør at turbinene arbeider for å produsere elektrisitet.

• Vind: Vindturbinen, for eksempel, er en type fornybar energiteknologi som genererer kraft fra luftbevegelse. Når vinden blåser, spinner den turbinens blader i en sirkelbevegelse, som gjør en strømgenererende drivaksel når den roterer.
• Damp: på samme måte bruker dampturbiner trykk for å flytte armene til en turbin. Bladene svinger i en sirkulær bevegelse når dampen blåser, ved hjelp av mekanisk energi for å spinne en rotatoraksel. Rotatorakselen er koblet til en generator som tar kinetisk energi og konverterer den til elektrisk energi. Den samme prosessen brukes til å betjene dampmotorer.

• Vann: Vannkraft kjøper den mekaniske energien til å flytte vann gjennom hydroturbiner eller pumpede lagringssystemer. I likhet med vind-eller dampturbiner bruker hydroturbiner den kinetiske energien til rennende vann til å spinne blader. På den annen side bruker pumpede lagringssystemer vannreservoarer i forskjellige høyder for å flytte vann frem og tilbake og skape vannkraft. Begge metodene gjenspeiler de naturlig forekommende mekaniske energikreftene i elver, bekker, fosser, hav og til og med regn.

Er Mekanisk Energipotensial Eller Kinetisk?

det finnes to typer mekanisk energi-bevegelse (kinetisk energi) og lagret (potensiell energi). Du kan lære mer i vår guide som forklarer potensiell og kinetisk energi.

Mekanisk konvertering avhenger av mengden potensiell energi et objekt har og hvor mye kinetisk energi det kan produsere.

uansett potensial er bevegelsesenergien imidlertid en integrert del av å produsere kraft, og mange energigenererende kilder kan ikke utføre uten det.

Mekanisk energi avhenger av et objekts posisjon og bevegelse, og dets kraft kommer fra summen av bevegelig (kinetisk energi) og lagret (potensiell) energi. Med andre ord, når et objekts potensielle energi kombineres med sin kinetiske energi, skaper den mekanisk energi.

for eksempel får en berg — og dalbane den mest gravitasjonspotensielle energien når den når den første toppen nær begynnelsen av turen-det er det som etablerer den totale mengden strøm som er tilgjengelig for å drive bilene fremover i løpet av turen.

når den stiger opp til toppen av en av sine åser eller sløyfer, får den potensiell energi – jo høyere den går, jo mer potensiell energi blir den. Når den går inn i en nedadgående bevegelse, begynner den å konvertere sin potensielle energi til kinetisk energi. Når vognen beveger seg nedover bakken, øker den kinetiske energien; samtidig reduseres den potensielle energien.

noen eksempler på objekter med potensiell energi er en stein på kanten av en klippe, vann i et plugget badekar, eller en wrecking ball venter på å rive. Alle disse er i posisjonens energi før de ruller, flyter eller svinger.

Kinetiske energikilder kommer fra bevegelse eller gravitasjonskrefter som havbølger, damp, rennende vann eller vind. Det kan også være energien som utøves når en person løper, hopper, danser, kjører bil eller kaster en dart, eller kaster en bowlingkule ned i et smug.

når steinen ruller ut av en klippe eller badekarpluggen fjernes og vannet begynner å rush ned i avløpet, får disse objektene eller kildene kinetisk energi.

når de samler kinetisk energi, mister de potensiell energi, og sammen skaper de et objekts nivå av kraft, hastighet eller kraft.

Alle andre energityper kan bare være kinetisk energi eller potensiell energi — en om gangen, men aldri samtidig. Derfor er mekanisk energi den eneste form for energi som kan utnytte potensiell og kinetisk energi og forandre seg frem og tilbake mellom begge.

Hvordan Produserer Mekanisk Energi Kraft?

Mekanisk energi produseres ved å skaffe potensiell og kinetisk energi og omdanne den til kraft. Eksempler på dette ville være damp, vann, vind, gass eller flytende brensel som driver turbiner.

Maskiner brukes ofte til å generere andre former for energi gjennom konvertering før de brukes som kraft. Når mekanisk energi er endret på en bestemt måte, kan vi bruke den slik vi ønsker eller trenger det til å fungere.

Kan Du Spare Mekanisk Energi?

du kan spare mekanisk energi, noe som er avgjørende fordi energi kan unnslippe når den brukes, og strøm kan bli bortkastet under konverteringsprosessen.

noe energitap er uunngåelig når ikke-konservative eller stoppende krefter eller situasjoner oppstår, men viderekobling eller bevaring av energi kan bidra til å oppnå maksimal effektivitet.

Ineffektive energikonverteringssystemer koster mer å kjøre og kan påvirke effektiviteten til kraftsystemer. For eksempel, hvis vindenergi omdannes til mekanisk energi for å slå en vindturbin, men konverteringsprosessen mister mer enn halvparten av energien som utføres, er systemet sakte, mer tidkrevende og energiavfall.

Hva Er Energikonvertering?

kilde

energikonvertering skjer på mange forskjellige måter. Det amerikanske Energidepartementet gir drift av en bil, for eksempel.

Bensin sitter i en bil tank før bilen er slått på holder kjemisk potensiell energi. Når gassen brennes etter at kjøretøyet er startet, endres det fra kjemisk energi til termisk energi, en form for varmeenergi.

den termiske energien omdannes deretter til mekanisk energi, ved hjelp av kraft og bevegelse (kinetisk energi) for å flytte kjøretøyet.

når en bil ikke lenger trenger å bevege seg eller stoppe et øyeblikk, brukes bremser som skaper friksjon, en ikke-konservativ kraft.

den mekaniske, kinetiske energien omdannes tilbake til en termisk tilstand og er igjen varmeenergi.

i Henhold til loven om bevaring av mekanisk energi, når et system er isolert eller bare interagerer med konservative krefter, er den mekaniske energien konstant.

med andre ord vil bilen beholde sin mekaniske energi hele tiden til enten bensinen går tom og mekanisk energi ikke lenger produseres, eller den samhandler med en ikke-konservativ kraft som friksjon fra bremsing eller en stang, et annet kjøretøy eller en bygning.

Videre, hvis hastigheten til et bevegelige objekt eller materiale endres, endres den kinetiske energien sammen med den.

når det gjelder bilen, hvis den skulle bremse ned, men fortsette å kjøre og deretter krasje inn i et annet kjøretøy på bare noen få miles i timen, ville virkningen være mindre enn om bilen sprang opp og traff et annet kjøretøy når du kjører så fort som bilen kunne gå.

jo raskere bevegelsen av en bil, desto mer kinetisk energi produserer den og jo mer kraft vil den utøve ved støt.

noen ganger når objekter kolliderer med ikke-konservative krefter som friksjon, kan de også miste energi.

mengden energi som går tapt i en kollisjon vil avhenge av hvilken type kollisjon som oppstod når dette skjer.

hvis kollisjonen eller samspillet er elastisk, for eksempel Et Slinky leketøy som beveger seg ned en trapp, vil mengden energi forbli den samme, og objektets kraft vil bli bevart.

hvis kollisjonen er uelastisk, som den flattede deigen av en tortilla som lander på en stekepanne, blir energien omgjort til termisk energi og blir ikke bevart.

Mekanisk Energi Er Overalt

bevegelsesenergien er mekanisk energi, og den kan ses i omtrent alt vi gjør og opplever i livet. Det er en baseballspiller som svinger en flaggermus for å slå ballen over feltet. Det er i en blender som det whirs rundt, knusing og likvidere vår frukt, kale og is i en grønn smoothie. Det er i bremsepedaler på en sykkel som de bruker friksjon for å stoppe hjulene snu.

som energi lagret i et objekt, kan det raskt gå fra potensiell energi til kinetisk energi, og deretter muligens forvandle seg til en annen type energi helt som bevaringsloven kommer inn i spill. Mekanisk energi er ikke så teknisk som det høres ut. Det er en del av hverdagen.

Brakt til deg av justenergy.com

alle bilder lisensiert Fra Adobe Stock.
Utvalgt bilde: