Zelená výstava - Energie - Mechanická energie

Energie - Mechanická energie

Mechanická energie je skalární fyzikální veličina, která vyjadřuje míru schopnosti tělesa konat mechanickou práci, tzn. působit silou na jiné těleso a posouvat jej po určité dráze.

Mechanická energie je jeden z mnoha druhů energie.

Mechanickou energii mají:

tělesa, která se vzájemně pohybují - kinetická energie (pohybová energie),
tělesa, která jsou v silových polích jiných těles - potenciální energie. Především hovoříme o tíhové potenciální energii, kterou má každé těleso v silovém poli Země,
pružná tělesa, která jsou stlačená nebo natažená - potenciální energie pružnosti (potenciální energie pružnosti).

Potenciální energie (též polohová energie) je druh energie, kterou má každé těleso nacházející se v potenciálovém poli určité síly. Podle síly působící na dané těleso lze rozlišit více druhů potenciální energie: gravitační potenciální energie, potenciální energie pružnosti, tlaková potenciální energie, elektrostatická potenciální energie.

Kinetická energie (též pohybová energie) je jeden z druhů mechanické energie, kterou má pohybující se těleso. Je to tedy práce, kterou musíme vykonat, abychom urychlili těleso na určitou rychlost. Velikost kinetické energie tělesa, vykonávajícího posuvný pohyb závisí na jeho hmotnosti a rychlosti. Vykonává-li těleso rotační pohyb, závisí jeho energie na úhlové rychlosti a momentu setrvačnosti. Je-li těleso v klidu, má nulovou kinetickou energii. Protože pohyb těles je relativní, záleží hodnota kinetické energie na tom, z jaké vztažné soustavy těleso pozorujeme.

Königova věta slouží pro určení celkové kinetické energie pro těleso, které koná zároveň rotační a translační pohyb. Tedy těleso, které se posouvá a zároveň rotuje kolem vlastní osy nebo jiné osy rotace. V případě, že těleso rotuje kolem jiné osy než je jeho vlastní osa rotace, použijeme Steinerovu větu.

Steinerova věta umožňuje vypočítat moment setrvačnosti tělesa rotujícího kolem osy, která neprochází jeho těžištěm. Je tak například možné vypočítat moment setrvačnosti tělesa složeného z několika základních těles, stačí znát momenty setrvačnosti jednotlivých těles a vzdálenost jejich těžišť od těžiště složeného tělesa.

Vozíky horské dráhy zvyšují při cestě dolů svou kinetickou energii na úkor potenciální energie v tíhovém poli, při cestě nahoru se naopak energie kinetická postupně přeměňuje na energii potenciální; v obou případech se přeměna děje konáním práce tíhovou silou, která vozíky urychluje resp. zpomaluje.

Mechanika je obor fyziky, který se zabývá mechanickým pohybem, tedy přemísťováním těles v prostoru a čase a změnami velikostí a tvarů těles.

Mezi nejčastěji používané veličiny v mechanice patří poloha, rychlost, zrychlení, síla, energie a hybnost.

Mechanika patří k nejstarším oborům fyziky a od počátku byla úzce spojena s technickými aplikacemi, např. s tvorbou mechanických strojů.

Mechanika je založena na principech tvořících obecnější teorii (např. speciální teorie relativity, kvantová teorie, teorie chaosu).

Přeměna energie polohové na pohybovou

Polohová energie tělesa v gravitačním poli Země se může měnit na pohybovou energii a
obráceně – kyvadlo, padající jablko ze stromu, vyhozený kámen směrem vzhůru…

Přeměna energie pohybové na polohovou

Polohová energie tělesa v gravitačním poli Země se může měnit na pohybovou energii a
obráceně- jako příklad můžeme uvést jedoucí výtah, který by postupně zastavoval.

Kinetická energie nemůže být nikdy záporná.
Kinetická energie nezávisí na směru pohybu, ale pouze na velikosti rychlosti.
Kinetická energie je závislá na volbě vztažné soustavy, protože na této volbě závisí také rychlost tělesa.
Celková kinetická energie soustavy hmotných bodů je dána součtem kinetických energií jednotlivých hmotných bodů.

Vozíky horské dráhy dosáhnou svou maximální kinetickou energii, když sjedou z vrcholu dolů. Tato kinetická energie se začně opětovným stoupáním do dalšího vrcholku měnit na energii potenciální. Ta se mění dalším sjezdem dolů opět na energii kinetickou.

A máme zde malé zopakování.

Může být hodnota kinetické energie záporná?
Patři teplo mezi nejčastější používané veličiny při vyjádření mechanické energie?
Jaké jsou nejčastější věty při vyjádření kinetické energie?