Podle principu zachování mechanické energie zůstává mechanická energie izolovaného systému v čase konstantní, pokud protože systém je bez tření a jiných nekonzervativních sil. V jakékoli reálné situaci jsou přítomny třecí síly a jiné nekonzervativní síly, ale v mnoha případech jsou jejich účinky na systém tak malé, že princip zachování mechanické energie lze použít jako spravedlivou aproximaci. Ačkoli energii nelze v izolovaném systému vytvořit nebo zničit, lze ji převést na jinou formu energie.

Kyvadlo kyvadloEdit

V mechanickém systému, jako je kyvné kyvadlo, vystavené konzervativní gravitační síle, kde třecí síly, jako je odpor vzduchu a tření v otočném čepu, jsou zanedbatelné, energie prochází sem a tam mezi kinetickou a potenciální energií, ale nikdy neopustí systém . Kyvadlo dosahuje největší kinetické energie a nejmenší potenciální energie ve svislé poloze, protože bude mít největší rychlost a bude v tomto bodě nejblíže Zemi. Na druhou stranu bude mít nejmenší kinetickou energii a největší potenciální energii v extrémních polohách svého švihu, protože má nulovou rychlost a je v těchto bodech nejvzdálenější od Země. Když však vezmeme v úvahu třecí síly, systém ztrácí s každým švihem mechanickou energii kvůli negativní práci, kterou tyto nekonzervativní síly vykonaly na kyvadle.

IrreversibilityEdit

To, že ztráta mechanické energie v systému vždy vedla ke zvýšení teploty systému, je známo již dlouho, ale byl to amatérský fyzik James Prescott Joule, který jako první experimentálně demonstroval, jak určité množství práce provedené proti tření vedlo k určitému množství tepla, které by mělo být chápáno jako náhodné pohyby částic, které tvoří hmotu. Tato ekvivalence mezi mechanickou energií a teplem je zvláště důležitá při zvažování kolizních předmětů. pružná srážka, mechanická energie je zachována – součet mechanických energií srážejících se předmětů je stejný před srážkou i po ní. Po nepružné srážce však mechanická energie systému se změní. Mechanická energie před srážkou je obvykle větší než mechanická energie po srážce. Při nepružných srážkách se část mechanické energie srážejících se objektů přeměňuje na kinetickou energii základních částic. Toto zvýšení kinetické energie základních částic je vnímáno jako zvýšení teploty. Kolizi lze popsat tak, že se část mechanické energie srážejících se objektů převede na stejné množství tepla. Celková energie systému tedy zůstává nezměněna, i když se mechanická energie systému snížila.

SatelliteEdit

E mechanical = U + K {\ displaystyle E _ {\ mathrm {mechanical}} = U + K} E mechanické = – GM mr + 1 2 mv 2 {\ displaystyle E _ {\ mathrm {mechanical}} = – G {\ frac {Mm} { r}} \ + {\ frac {1} {2}} \ mv ^ {2}}

Pokud je satelit na kruhové oběžné dráze, lze rovnici zachování energie dále zjednodušit na

E mechanical = – GM m 2 r {\ displaystyle E _ {\ mathrm {mechanical}} = – G {\ frac {Mm} {2r}} \}

protože v kruhovém pohybu lze Newtonův druhý zákon pohybu považovat za

GM mr 2 = mv 2 r {\ displaystyle G {\ frac {Mm} {r ^ {2}}} \ = {\ frac {mv ^ {2}} {r}} \}