MIT-professori Walter Lewin osoittaa mekaanisen energian säästämisen
Mekaanisen energian säästämisen periaatteen mukaan eristetyn järjestelmän mekaaninen energia pysyy vakiona ajassa, niin kauan koska järjestelmä on vapaa kitkasta ja muista ei-konservatiivisista voimista. Kaikissa todellisissa tilanteissa kitkavoimia ja muita ei-konservatiivisia voimia on läsnä, mutta monissa tapauksissa niiden vaikutukset järjestelmään ovat niin pieniä, että mekaanisen energian säästöperiaatetta voidaan käyttää oikeudenmukaisena lähentäjänä. Vaikka energiaa ei voida luoda tai tuhota eristetyssä järjestelmässä, se voidaan muuntaa toiseen energiamuotoon.
Heiluva pendulumEdit
Heiluva heiluri, jossa on nopeusvektori (vihreä) ja kiihtyvyysvektori (sininen). Heilurin nopeusvektorin nopeus, nopeus, on suurin pystysuorassa asennossa ja heiluri on kauimpana maasta äärimmäisissä asennoissaan.
IrreversibleEdit
Se, että mekaanisen energian menetys järjestelmässä johti aina järjestelmän lämpötilan nousuun, on ollut tiedossa jo kauan, mutta harrastusfyysikko James Prescott Joule oli ensin osoitti kokeellisesti, kuinka tietty määrä kitkaa vastaan tehtyä työtä johti tiettyyn määrään lämpöä, joka olisi ajateltava aineen muodostavien hiukkasten satunnaisliikkeinä. Tämä mekaanisen energian ja lämmön vastaavuus on erityisen tärkeää, kun otetaan huomioon törmäävät esineet. elastinen törmäys, mekaaninen energia säilyy – törmäyskohteiden mekaanisten energioiden summa on sama ennen törmäystä ja sen jälkeen. Joustamattoman törmäyksen jälkeen järjestelmän mekaaninen energia on muuttunut. Yleensä mekaaninen energia ennen törmäystä on suurempi kuin mekaaninen energia törmäyksen jälkeen. Joustamattomissa törmäyksissä osa törmäävien esineiden mekaanisesta energiasta muuttuu komponenttihiukkasten kineettiseksi energiaksi. Tämä aineosien kineettisen energian kasvu havaitaan lämpötilan nousuna. Törmäys voidaan kuvata sanomalla, että osa törmäävien esineiden mekaanisesta energiasta on muunnettu yhtä suureksi määräksi lämpöä. Siten järjestelmän kokonaisenergia pysyy muuttumattomana, vaikka järjestelmän mekaaninen energia on vähentynyt.
SatelliteEdit
E mekaaninen = U + K {\ displaystyle E _ {\ mathrm {mechaninen}} = U + K} E mekaaninen = – GM mr + 1 2 mv 2 {\ displaystyle E _ {\ mathrm {mekaaninen}} = – G {\ frac {Mm} { r}} \ + {\ frac {1} {2}} \ mv ^ {2}}
Jos satelliitti on kiertoradalla, energiansäästöyhtälöä voidaan edelleen yksinkertaistaa seuraavaksi:
E Mechanical = – GM m 2 r {\ displaystyle E _ {\ mathrm {mechanical}} = – G {\ frac {Mm} {2r}} \}
koska pyöröliikkeessä Newtonin toinen liikelaki voidaan katsoa olevan
GM mr 2 = mv 2 r {\ displaystyle G {\ frac {Mm} {r ^ {2}}} \ = {\ frac {mv ^ {2}} {r}} \}
