기계 에너지 보존 원칙에 따르면, 고립 된 시스템의 기계 에너지는 오랫동안 일정하게 유지됩니다. 시스템에 마찰 및 기타 비 보존 적 힘이 없기 때문입니다. 실제 상황에서 마찰력과 기타 비 보존 적 힘이 존재하지만 대부분의 경우 시스템에 미치는 영향이 너무 적어 기계적 에너지 보존 원칙을 공정한 근사치로 사용할 수 있습니다. 에너지는 격리 된 시스템에서 생성되거나 파괴 될 수 없지만 다른 형태의 에너지로 변환 될 수 있습니다.

Swinging pendulumEdit

공기 항력과 같은 마찰력과 피벗 마찰과 같은 마찰력이 무시할 수있는 보수적 인 중력에 영향을받는 스윙 진자와 같은 기계 시스템에서 에너지는 운동 에너지와 위치 에너지 사이를 왕복하지만 시스템을 떠나지 않습니다. . 진자는 수직 위치에있을 때 가장 큰 운동 에너지에 도달하고 가장 적은 위치 에너지에 도달합니다.이 시점에서 가장 빠른 속도를 가지며 지구에 가장 가깝기 때문입니다. 반면에, 그것은 속도가 0이고이 지점에서 지구에서 가장 멀기 때문에 스윙의 극단 위치에서 최소 운동 에너지와 최대 위치 에너지를 가질 것입니다. 그러나 마찰력을 고려할 때 시스템은 이러한 비 보존 적 힘에 의해 진자에서 수행되는 부정적인 작업으로 인해 스윙 할 때마다 기계적 에너지를 잃습니다.

비가역성 편집

시스템의 기계적 에너지 손실로 인해 항상 시스템의 온도가 상승한다는 사실은 오랫동안 알려져 왔지만 처음에는 아마추어 물리학 자 James Prescott Joule이었습니다. 마찰에 대한 일정량의 작업이 물질을 구성하는 입자의 무작위 운동으로 인식되어야하는 일정한 양의 열을 생성하는 방법을 실험적으로 입증했습니다. 이러한 기계적 에너지와 열의 동등성은 충돌 물체를 고려할 때 특히 중요합니다. 탄성 충돌, 기계적 에너지가 보존됩니다. 충돌하는 물체의 기계적 에너지의 합은 충돌 전후에 동일하지만 비탄성 충돌 이후에는 시스템의 기계적 에너지가 변경됩니다. 일반적으로 충돌 전의 기계적 에너지는 충돌 후의 기계적 에너지보다 큽니다. 비탄성 충돌에서 충돌하는 물체의 기계적 에너지 중 일부는 구성 입자의 운동 에너지로 변환됩니다. 구성 입자의 운동 에너지의 이러한 증가는 온도의 증가로 인식됩니다. 충돌은 충돌하는 물체의 기계적 에너지 중 일부가 동일한 양의 열로 변환되었다고 설명 할 수 있습니다. 따라서 시스템의 기계적 에너지가 감소하더라도 시스템의 총 에너지는 변경되지 않습니다.

SatelliteEdit

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

위성이 원형 궤도에 있다면 에너지 절약 방정식을 다음과 같이 더 단순화 할 수 있습니다.

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

원 운동 이후 뉴턴의 2 차 운동 법칙은

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