اصل پایستگی انرژی مكانیكی
در یك سیستم بدون تلفات همواره و در هر نقطه از حركت، مجموع انرژی‌های جنبشی و پتانسیل و به عبارت دیگر انرژی مكانیكی ثابت می‌ماند. به تصویر زیر توجه كنید.
در تصویر زیر حركت یك واگن بر روی ترن هوایی از دیدگاه انرژی بررسی شده است. به دقت به مقدار انرژی جنبشی Ek، پتانسیل Eg و مكانیكی E در هر لحظه توجّه كنید.
همان طور كه می‌بینید انرژی مكانیكی در هر لحظه به ارتفاع جسم از سطح زمین در آن لحظه (یعنی به h) بستگی نداشته و مقدار ثابتی است.
البته این امر (قضیه پایستگی انرژی مكانیكی) به شكل مسیر حركت بستگی ندارد و حتی اگر مسیر خمیده باشد هم معتبر است. فقط باید سیستم بدون تلفات باشد. یعنی باید نیروهایی مثل اصطكاك و مقاومت هوا بر روی جسم اثر نكنند.
به تغییرات انرژی جنبشی و پتانسیل ماشین در این مسیر خمیده خوب توجّه كنید.
هرچه ارتفاع كمتر می‌شود، از سهم انرژی پتانسیل كاسته شده و به سهم انرژی جنبشی افزوده می‌گردد و همواره، این در حالی است كه كل انرژی تغییری نمی‌كند.
البته تذكر یك نكته لازم است. اگر در تحلیل مسایل و پدیده‌ها اصطكاك یا تلفات داشتیم باز قانون پایستگی انرژی برقرار است ولی باید تلفات انرژی را به حساب آوریم. به تصویر زیر توجّه كنید.
اگر مایل باشید اصل پایستگی انرژی مكانیكی را به صورت تحلیلی بررسی نمایید، با ما همراه باشید.
در فیلم زیر یكی از موارد پایستگی انرژی را مشاهده می‌كنید. به تحلیل پدیده خاص از دیدگاه انرژی توجّه كنید.
حال همان پدیده را به شكل دیگری مشاهده كنید و مجدداً به قانون بقای انرژی پی ببرید.
اكنون بحث را به شكل جدی تری پی می‌گیریم و انرژی كشسان را نیز وارد بحث می‌كنیم.
یكی از موارد تبدیل انرژی كه برای حیات دردسر آفرین شد را در فیلم زیر ببینید.
اما آیا كار نیروهای مختلف با هم تفاوت دارند؟ مثلاً آیا كار نیروی اصطكاك و كار نیروی فنر با هم تفاوت هایی دارند؟
تصویر زیر بخشی از مسایلی را كه می توان با اصل پایستگی انرژی حل نمود خلاصه می كند.
مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه: محسنی
تنظیم: مریم فروزان کیا
