De acordo com o princípio da conservação da energia mecânica, a energia mecânica de um sistema isolado permanece constante no tempo, enquanto como o sistema está livre de atrito e outras forças não conservativas. Em qualquer situação real, as forças de atrito e outras forças não conservativas estão presentes, mas em muitos casos seus efeitos no sistema são tão pequenos que o princípio da conservação da energia mecânica pode ser usado como uma aproximação justa. Embora a energia não possa ser criada ou destruída em um sistema isolado, ela pode ser convertida em outra forma de energia.

Edição do pêndulo oscilante

Em um sistema mecânico como um pêndulo oscilante sujeito à força gravitacional conservadora, onde as forças de atrito, como a resistência do ar e o atrito no pivô, são desprezíveis, a energia passa para frente e para trás entre a energia cinética e potencial, mas nunca deixa o sistema . O pêndulo atinge maior energia cinética e menor energia potencial quando na posição vertical, pois terá a maior velocidade e estará mais próximo da Terra neste ponto. Por outro lado, ele terá sua menor energia cinética e sua maior energia potencial nas posições extremas de seu balanço, pois tem velocidade zero e está mais distante da Terra nesses pontos. No entanto, ao levar em consideração as forças de atrito, o sistema perde energia mecânica a cada balanço devido ao trabalho negativo feito no pêndulo por essas forças não conservativas.

IrreversibilidadesEdit

Sabe-se há muito tempo que a perda de energia mecânica em um sistema sempre resultava em um aumento da temperatura do sistema, mas foi o físico amador James Prescott Joule quem primeiro demonstrou experimentalmente como uma certa quantidade de trabalho feito contra o atrito resultou em uma quantidade definida de calor que deve ser concebida como os movimentos aleatórios das partículas que compõem a matéria. Esta equivalência entre energia mecânica e calor é especialmente importante quando se considera objetos em colisão. colisão elástica, a energia mecânica é conservada – a soma das energias mecânicas dos objetos em colisão é a mesma antes e depois da colisão. Após uma colisão inelástica, no entanto, a energia mecânica do sistema terá mudado. Normalmente, a energia mecânica antes da colisão é maior do que a energia mecânica após a colisão. Em colisões inelásticas, parte da energia mecânica dos objetos em colisão é transformada em energia cinética das partículas constituintes. Este aumento na energia cinética das partículas constituintes é percebido como um aumento na temperatura. A colisão pode ser descrita dizendo que parte da energia mecânica dos objetos em colisão foi convertida em uma quantidade igual de calor. Assim, a energia total do sistema permanece inalterada embora a energia mecânica do sistema tenha reduzido.

SatelliteEdit

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

Se o satélite estiver em órbita circular, a equação de conservação de energia pode ser posteriormente simplificada em

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

visto que em movimento circular, a 2ª Lei do movimento de Newton pode ser considerada como

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