Enligt principen om bevarande av mekanisk energi förblir den mekaniska energin i ett isolerat system konstant i tiden, så länge eftersom systemet är fritt från friktion och andra icke-konservativa krafter. I alla verkliga situationer finns friktionskrafter och andra icke-konservativa krafter, men i många fall är deras effekter på systemet så små att principen för bevarande av mekanisk energi kan användas som en rättvis uppskattning. Även om energi inte kan skapas eller förstöras i ett isolerat system kan den omvandlas till en annan form av energi.

Swinging pendulumEdit

I ett mekaniskt system som en svängande pendel utsatt för den konservativa gravitationskraften där friktionskrafter som luftmotstånd och friktion vid svängningen är försumbar, går energi fram och tillbaka mellan kinetisk och potentiell energi men lämnar aldrig systemet . Pendeln når största kinetiska energi och minst potentiella energi i vertikal position, eftersom den kommer att ha störst hastighet och vara närmast jorden vid denna punkt. Å andra sidan kommer den att ha sin minst kinetiska energi och största potentialenergi vid de svängande ytterlägena, eftersom den har nollhastighet och ligger längst bort från jorden vid dessa punkter. Men när man tar hänsyn till friktionskrafterna förlorar systemet mekanisk energi vid varje svängning på grund av det negativa arbetet som görs på pendeln av dessa icke-konservativa krafter.

IrreversibiliteterRedigera

Att förlusten av mekanisk energi i ett system alltid resulterade i en ökning av systemets temperatur har varit känd under lång tid, men det var amatörfysikern James Prescott Joule som först demonstrerade experimentellt hur en viss mängd arbete mot friktion resulterade i en bestämd kvantitet värme som borde uppfattas som slumpmässiga rörelser för partiklarna som innehåller materia. Denna ekvivalens mellan mekanisk energi och värme är särskilt viktig när man överväger kolliderande föremål. elastisk kollision, mekanisk energi bevaras – summan av de kolliderande föremålens mekaniska energier är densamma före och efter kollisionen. Efter en oelastisk kollision, dock systemets mekaniska energi kommer att ha förändrats. Vanligtvis är den mekaniska energin före kollisionen större än den mekaniska energin efter kollisionen. Vid oelastiska kollisioner omvandlas en del av de kolliderande föremålens mekaniska energi till kinetisk energi hos de ingående partiklarna. Denna ökning av kinetisk energi hos de ingående partiklarna uppfattas som en temperaturökning. Kollisionen kan beskrivas genom att säga att en del av de kolliderande föremålens mekaniska energi har omvandlats till lika mycket värme. Således förblir systemets totala energi oförändrad även om systemets mekaniska energi har minskat.

SatelliteEdit

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

Om satelliten är i cirkulär bana kan energibesparingsekvationen förenklas ytterligare till

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

eftersom Newtons andra rörelselag i cirkulär rörelse kan anses vara

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