Energia mecànica: conceptes i fórmules clau
Clasificado en Física
Escrito el en 
catalán con un tamaño de 5,31 KB
Energia
L'energia és la capacitat que tenen els cossos de produir canvis en ells mateixos o en altres cossos. Hi ha diferents formes d'energia, com ara la química, la mecànica, l'elèctrica, la lluminosa, etc. La unitat de mesura de l'energia en el Sistema Internacional és el Joule (J). Altres unitats d'energia són la caloria (cal), on 1 J = 0,24 cal i 1 cal = 4,18 J. L'energia es pot transferir entre cossos de tres maneres:
- Treball: quan es produeix un desplaçament.
- Calor: quan es produeix una igualació de temperatures.
- Radiació: quan es produeix l'absorció de les ones emeses per un altre cos.
Treball
El treball és una de les maneres de transferència d'energia entre cossos, i només es produeix quan hi ha un desplaçament. Es calcula amb la fórmula:
W = F · Δx
Energia mecànica
L'energia mecànica és l'energia que tenen els cossos a causa de la seva posició o del seu moviment. Es calcula amb la fórmula:
Em = Ep + Ec
Energia potencial
L'energia potencial és l'energia que té un cos a causa de la seva posició.
Gravitatòria
L'energia potencial gravitatòria és l'energia que té un cos a causa de la seva posició respecte de la superfície de la Terra. Es calcula amb la fórmula:
Ep = m · g · h
Elàstica
L'energia potencial elàstica és l'energia que tenen els cossos capaços de realitzar un treball en recuperar la seva forma original. Es calcula amb la fórmula:
Ee = ½ K · Δl
Energia cinètica
L'energia cinètica és l'energia que té un cos a causa del seu moviment. Es calcula amb la fórmula:
Ec = ½ · m · v2
Conservació de l'energia mecànica
L'energia no es crea ni es destrueix, només es transforma. Per exemple, en un sistema sense fregament:
- A dalt de tot: Ep1 = m · g · h, Ec1 = ½ · m · v2 = 0
- A la meitat: Ep2 = m · g · h/2, Ec2 = ½ · m · g · h
- A baix de tot: Ep3 = m · g · h = 0, Ec3 = ½ · m · 2 · g · h
Relació entre treball i energia
- Treball i energia potencial: W = F · Δh = m · g · h = Ep // W = ΔEp = Epf - Epo
- Treball i energia cinètica: W = F · Δx = (m · a) · (½ · a · t2) = ½ · m · v2 = Ec // W = ΔEc = Ecf - Eco
Potència
La potència és la magnitud que mesura el treball realitzat per unitat de temps. Es calcula amb la fórmula:
P = W/t
1 Watt = 1 J/1 s // P = F · v
El quilowatt hora (kWh) no és una unitat de potència, sinó d'energia o de treball, ja que és el producte d'una unitat de potència per una unitat de temps.
P = W/t, W = P · t, t = P/W
Rendiment de les màquines
El rendiment d'una màquina es calcula amb la fórmula:
η = (Eutilitzada / Esubministrada) · 100 // η = (Wútil / Esubministrada) · 100
Fórmules
W = F · Δx // Em = Ep + Ec // Ep = m · g · h // Ee = ½ K · Δl // Ec = ½ · m · v2 // Ep1 = m · g · h, Ec1 = ½ · m · v2 = 0 // Ep2 = m · g · h/2, Ec2 = ½ · m · g · h // Ep3 = m · g · h = 0, Ec3 = ½ · m · 2 · g · h // W = F · Δh = m · g · h = Ep // W = ΔEp = Epf - Epo // W = F · Δx = (m · a) · (½ · a · t2) = ½ · m · v2 = Ec // W = ΔEc = Ecf - Eco // P = W/t // 1 Watt = 1 J/1 s // P = F · v // P = W/t, W = P · t, t = P/W // η = (Eutilitzada / Esubministrada) · 100 // η = (Wútil / Esubministrada) · 100
Càlcul de la velocitat sense fregament
Si et demanen calcular la velocitat sense fregament, has de dir: aplicarem la conservació de l'energia (m · g · h = ½ · m · v2 // v2 = 2 · g · h // v = √(2 · g · h)).