انرژی مکانیکی بدن و سیستم

مقداری که به نصف محصول جرم یک بدن معین با سرعت این بدن در یک میدان معادل است، در فیزیک انرژی جنبشی بدن و یا انرژی عمل نامیده می شود. تغییر یا ناسازگاری انرژی جنبشی یا انگیزشی بدن در طول زمان برابر با کارهایی است که برای یک زمان معین انجام شده توسط یک نیروی خاص که بر روی بدن مورد نظر انجام می شود، برابر است. اگر کار نیرویی در یک مسیر بسته از هر نوع صفر باشد، پس یک نیرو از این نوع نیروی بالقوه نامیده می شود. کار چنین نیروی بالقوه بستگی به مسیر حرکت بدن ندارد. این کار با موقعیت اولیه بدن و موقعیت نهایی آن تعیین می شود. نقطه مبدا یا صفر برای انرژی بالقوه می تواند کاملا مطلوب باشد. ارزش، که برابر با کار کامل شده توسط نیروی بالقوه برای حرکت بدن از یک موقعیت معین به نقطه صفر است، در فیزیک انرژی بالقوه بدن یا انرژی دولت نامیده می شود.

برای انواع مختلف نیروهای فیزیک، برای محاسبه انرژی پتانسیل یا ثابت بدن، فرمول های مختلفی وجود دارد.

کار انجام شده توسط نیروهای بالقوه برابر با تغییر در این انرژی بالقوه است، که باید در علامت مخالف گرفته شود.

اگر انرژی جنبشی و بالقوه بدن را ترکیب کنید، مقداری به دست می آورید که انرژی مکانیکی بدن تمام بدن است. در شرایطی که سیستم چند منظوره محافظه کار است، قانون حفاظت یا پایداری انرژی مکانیکی برای آن معتبر است. سیستم محافظه کاران بدن یک سیستم بدن است که تنها با اعمال نیروهای بالقوه که به زمان وابسته نیستند، اعمال می شود.

قانون حفاظت یا پایداری انرژی مکانیکی: "در طی هر فرآیندی که در یک سیستم خاص از اجسام اتفاق می افتد، انرژی مکانیکی آن همیشه بدون تغییر باقی می ماند". بدین ترتیب، انرژی کلی یا مکانیکی هر بدن یا هر سیستم بدن، اگر این سیستم بدن محافظه کار باشد، باقی می ماند.

انرژی مکانیکی هر سیستم که شامل n نقاط است که به طور مداوم با هم تعامل دارند برابر است با مجموع انرژی حرکتی پتانسیل ایستا و جنبشی سیستم نقاط. اگر سیستم این نقاط در یک میدان خارجی است که در آن نیروهای محافظه کار یا ثابت عمل می کنند، کل انرژی مکانیکی این سیستم برابر با مجموع انرژی بالقوه ایستاده و جنبشی همراه با اضافه کردن انرژی بالقوه سیستم داده شده به میدان خارجی است. در صورت وجود نیروهای غیر محافظه کار در سیستم، انرژی مکانیکی سیستم را نمی توان حفظ کرد، بلکه شروع به کاهش می کند و تلفات آن برابر کار نیروهای غیر محافظه کار در این سیستم است.

اگر نیروهای غیر محافظه کار بر روی ذره در سیستم عمل کنند، سپس مجموع انرژی بالقوه و جنبشی باقی خواهد ماند. اما در عین حال، تعامل بین انرژی در سیستم امکان پذیر است. انرژی بالقوه می تواند به انرژی جنبشی تبدیل شود، و انرژی جنبشی می تواند انرژی بالقوه تبدیل شود.

قانون حفاظت یا پایداری انرژی کل یا مکانیکی همیشه غیرمستقیم است، به این معنی که شکل آن ثبت نمی شود، حتی اگر نقطه شروع زمان تغییر کند. این یک نتیجه از قانون همگن بودن زمان است.

هنگامی که نیروهای تهاجمی بر روی سیستم عمل می کنند، مثلا نیروی اصطکاک، انرژی مکانیکی این سیستم بسته به تدریج کاهش یا کاهش می یابد. چنین فرایندی به نام اتلاف انرژی است. سیستم توزیع شده یک سیستم است، انرژی که در آن با زمان می تواند کاهش یابد. در طول اتلاف انرژی مکانیکی سیستم کاملا به یک دیگر تبدیل می شود. این به طور کامل با قانون کلی انرژی مطابقت دارد. بدین ترتیب، در طبیعت، سیستمهای کاملا محافظهکارانه وجود ندارد. به طور کامل، در هر سیستم بدن یا نقاط مادی، نیروی نفوذی که در آن قرار دارد.