Volgens het principe van behoud van mechanische energie blijft de mechanische energie van een geïsoleerd systeem constant in de tijd, zolang aangezien het systeem vrij is van wrijving en andere niet-conservatieve krachten. In elke werkelijke situatie zijn wrijvingskrachten en andere niet-conservatieve krachten aanwezig, maar in veel gevallen zijn hun effecten op het systeem zo klein dat het principe van behoud van mechanische energie als een eerlijke benadering kan worden gebruikt. Hoewel energie niet kan worden gecreëerd of vernietigd in een geïsoleerd systeem, kan het wel worden omgezet in een andere vorm van energie.

Swingende slinger Bewerken

In een mechanisch systeem zoals een slingerende slinger onderworpen aan de conservatieve zwaartekracht waar wrijvingskrachten zoals luchtweerstand en wrijving bij het draaipunt verwaarloosbaar zijn, gaat energie heen en weer tussen kinetische en potentiële energie maar verlaat het systeem nooit . De slinger bereikt de grootste kinetische energie en de minste potentiële energie in verticale positie, omdat hij de grootste snelheid zal hebben en op dit punt het dichtst bij de aarde zal zijn. Aan de andere kant zal het de minste kinetische energie en de grootste potentiële energie hebben op de uiterste posities van zijn zwaai, omdat het geen snelheid heeft en op deze punten het verst van de aarde verwijderd is. Wanneer echter rekening wordt gehouden met de wrijvingskrachten, verliest het systeem mechanische energie bij elke zwaai vanwege het negatieve werk dat aan de slinger wordt gedaan door deze niet-conservatieve krachten.

OnomkeerbaarhedenEdit

Dat het verlies van mechanische energie in een systeem altijd resulteerde in een verhoging van de temperatuur van het systeem is al lang bekend, maar het was de amateurfysicus James Prescott Joule die als eerste experimenteel aangetoond hoe een bepaalde hoeveelheid werk tegen wrijving resulteerde in een bepaalde hoeveelheid warmte die moet worden opgevat als de willekeurige bewegingen van de deeltjes waaruit materie bestaat. Deze gelijkwaardigheid tussen mechanische energie en warmte is vooral belangrijk bij het beschouwen van botsende objecten. elastische botsing, mechanische energie wordt behouden – de som van de mechanische energieën van de botsende objecten is hetzelfde voor en na de botsing. Na een inelastische botsing echter, de mechanische energie van het systeem is veranderd. Gewoonlijk is de mechanische energie vóór de botsing groter dan de mechanische energie na de botsing. Bij inelastische botsingen wordt een deel van de mechanische energie van de botsende objecten omgezet in kinetische energie van de samenstellende deeltjes. Deze toename in kinetische energie van de samenstellende deeltjes wordt gezien als een toename in temperatuur. De botsing kan worden beschreven door te zeggen dat een deel van de mechanische energie van de botsende objecten is omgezet in een gelijke hoeveelheid warmte. De totale energie van het systeem blijft dus ongewijzigd, hoewel de mechanische energie van het systeem is afgenomen.

SatelliteEdit

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

Als de satelliet zich in een cirkelvormige baan bevindt, kan de energiebesparingsvergelijking verder worden vereenvoudigd tot

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

aangezien in cirkelvormige beweging de 2e bewegingswet van Newton kan worden opgevat als

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