Zasada zachowania energii mechanicznej

1.Energia mechaniczna

Suma energii kinetycznej i potencjalnej układu. W prostych zadaniach zapisuje się ją jako $E_m = E_k + E_p$. Jeśli działają tylko siły zachowawcze, całkowita energia mechaniczna nie zmienia się.

2.Zasada zachowania energii mechanicznej

Jeżeli na ciało lub układ działają wyłącznie siły zachowawcze, to energia mechaniczna pozostaje stała: $E_{m1} = E_{m2}$. Energia może zmieniać postać, np. z potencjalnej na kinetyczną, ale ich suma się nie zmienia.

3.Energia kinetyczna

Energia związana z ruchem ciała. Dla punktu materialnego o masie $m$ poruszającego się z prędkością $v$ wynosi $E_k = \frac{mv^2}{2}$. Rośnie wraz z masą i z kwadratem prędkości.

4.Energia potencjalna grawitacji

Energia związana z położeniem ciała w polu grawitacyjnym Ziemi. Blisko powierzchni Ziemi wyraża się wzorem $E_p = mgh$, gdzie $h$ jest wysokością względem przyjętego poziomu odniesienia.

5.Energia potencjalna sprężystości

Energia zgromadzona w odkształconej sprężynie. Dla sprężyny spełniającej prawo Hooke’a wynosi $E_p = \frac{kx^2}{2}$, gdzie $k$ to współczynnik sprężystości, a $x$ — wydłużenie lub ściśnięcie.

6.Siły zachowawcze

Siły, dla których wykonana praca zależy tylko od położenia początkowego i końcowego, a nie od drogi. Typowe przykłady to siła ciężkości i siła sprężystości. Przy ich działaniu można stosować zasadę zachowania energii mechanicznej.

7.Siły niezachowawcze

Siły, których praca zależy od przebytej drogi i które zwykle zmieniają energię mechaniczną na inne formy, np. wewnętrzną. Przykładem jest siła tarcia i opór powietrza.

8.Praca sił niezachowawczych

Gdy działają siły niezachowawcze, zmiana energii mechanicznej jest równa ich pracy: $\Delta E_m = W_{nz}$. Jeśli tarcie wykonuje pracę ujemną, energia mechaniczna maleje.

9.Poziom odniesienia energii potencjalnej

Umownie wybrany poziom, dla którego przyjmuje się $E_p = 0$. Sam wybór poziomu nie wpływa na wynik obliczeń zmian energii, jeśli jest stosowany konsekwentnie w całym zadaniu.

10.Przemiana energii

Proces, w którym energia zmienia postać, np. potencjalna grawitacji przechodzi w kinetyczną podczas spadku. W układzie bez strat całkowita energia mechaniczna pozostaje wtedy stała.