Mechanische Energie ist die Summe der kinetischen Energie und der potentiellen Energie eines Objekts. Nach dem Prinzip der Energieeinsparung bleibt die Summe beider Energieformen konstant.
Die kinetische Energie hängt von der Geschwindigkeit ab. Andererseits hängt die potentielle Energie ab von:
-
Schwerkraft (potentielle Gravitationsenergie)
-
oder die Elastizität eines Materials (elastische potentielle Energie), beispielsweise einer Feder.
Die Einheit der mechanischen Energie im internationalen System ist das Joule (J)
Täglich gibt es zahlreiche Beispiele für mechanische Energie, die uns helfen, dieses Konzept besser zu verstehen:
1. Einen Ball in die Luft werfen
Das Werfen eines Balls ist ein Beispiel dafür, wie das Energieumwandlungsprinzip funktioniert. Während des Starts unterscheiden wir zwei Momente:
-
In dem Moment, in dem der Ball unsere Hand mit einer bestimmten Geschwindigkeit verlässt, hat er kinetische Energie und keine potentielle Gravitationsenergie.
-
In dem Moment, in dem sich der Ball am höchsten Punkt befindet. Zu diesem Zeitpunkt ist die Geschwindigkeit des Balls 0, daher hat er keine kinetische Energie. Auf der anderen Seite hat der Ball an Höhe gewonnen, daher hat er potentielle Energie.
Während des Übergangs von Punkt 1 zu Punkt 2 wurde die gesamte kinetische Energie in potentielle Energie umgewandelt. Wenn der Ball fällt, werden beide Energiearten wieder umgekehrt.
2. Ein Elektromotor
Motoren haben die Fähigkeit, eine bestimmte Art von Energie in mechanische Energie umzuwandeln. Insbesondere ein Elektromotor wandelt Elektrizität in mechanische Energie um. Im Allgemeinen wird die resultierende Energie in Form von kinetischer Rotationsenergie erhalten, dh einer Achse, die sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit dreht.
Täglich haben wir viele Beispiele für Elektromotoren:
-
Eine elektrische Waschmaschine.
-
Ein Minipimer.
-
Ein Elektroroller.
3. Ein elektrischer Generator
Ein elektrischer Generator ist ein Gerät, das umgekehrt arbeitet als ein Elektromotor. In diesem Fall wird mechanische Energie in elektrische Energie umgewandelt.
Diese Umwandlung wird durch ein Magnetfeld an den elektrischen Leitern erreicht. Wenn eine Relativbewegung zwischen den Leitern und dem Feld auftritt, wird eine elektromotorische Kraft (EMF) erzeugt.
Dieses System basiert auf dem Faradayschen Gesetz.
4. Ein Wasserkraftwerk
Ein Wasserkraftwerk ist eine Möglichkeit, Wasserkraft in Elektrizität umzuwandeln. Es handelt sich um eine Art erneuerbarer Energie, die das Prinzip der Energieeinsparung nutzt, indem sie die potenzielle Energie des in einem Reservoir angesammelten Wassers nutzt.
Diese Kraftwerkstypen sammeln Wasser in einer bestimmten Höhe und wenn sie Energie erzeugen müssen, lassen sie es fallen und wandeln diese Energie in kinetische Energie um.
Am Boden der Anlage treibt der Wasserfluss Hydraulikturbinen an. Die Wirkung der Turbinen dient dazu, diese Energie auf einen elektrischen Generator zu übertragen und Strom zu erzeugen.
5. Die Windmühlen
Windenergie ist eine Energieform, die die Kraft des Windes in mechanische Energie umwandeln kann. Die mit dem Wind verbundene Energie ist auf die Summe der kinetischen Energie jedes der sich bewegenden Teilchen zurückzuführen.
Wenn der Wind auf die Blätter eines Windgenerators trifft, wird die kinetische Energie jedes Partikels auf die Achse des Generators übertragen.
Diese mechanische Energie kann zur Stromgewinnung genutzt werden, wurde aber in der Vergangenheit direkt in der Landwirtschaft oder Industrie eingesetzt.
6. Der Motor eines Autos
Der Motor eines Benzinautos nutzt die chemische Energie der Kraftstoffverbrennung, um Wärmeenergie zu erhalten. Die in Form von Wärme gewonnene Energie wird verwendet, um einen Kolben anzutreiben und eine zyklische lineare Bewegung (mechanische Energie) zu erzeugen.
Die Kurbeln sind dafür verantwortlich, diese zyklische Bewegung in eine kreisförmige Bewegung umzuwandeln, um die Räder des Fahrzeugs zu drehen.
