Conservation of Energy
Habang gumagalaw ang object, ang energy nito ay maaaring magpalitan sa pagitan ng motion (kinetic energy) at posisyon (potential energy), ngunit ang kabuuang mechanical energy ay nananatiling pareho habang walang friction at air resistance na nakakakuha nito. Ang bumabagsak na object ay nagpapalit ng taas sa bilis, at ang umaangat na object ay nagpapalit ng bilis sa taas — ang kabuuan ay hindi kailanman nagbabago.
Ang Formula
E = ½ · m · v² + m · g · h
- E — kabuuang mechanical energy (J): ang pinagsamang energy ng motion at posisyon, pareho nang walang friction
- m — masa (kg): kung gaano karaming matter ang mayroon ang object
- v — bilis (m/s): gaano kabilis gumagalaw ang object sa sandaling iyon
- g — gravitational acceleration (m/s²): lakas ng hilik ng gravity, mga 9.8 m/s² malapit sa surface ng Earth
- h — taas (m): gaano kalayo sa itaas ng reference level ang object
Halimbawang Nalutas
Ang 2 kg na bola ay dumadaan sa path nito sa taas na 5 m mula sa lupa, na gumagalaw sa 4 m/s. Gamit ang g = 9.8 metro kada segundo kuwadrado, ano ang kabuuang mechanical energy nito?
- m = 2 kg
- v = 4 m/s
- h = 5 m
- E = ½ · m · v² + m · g · h
- E = ½ · 2 kg · (4 m/s)² + 2 kg · 9.8 m/s² · 5 m
E = 114 J
Subukin ang iyong sarili
Ang parehong 2 kg na bola ay umabot ngayon sa taas na 10 m, na gumagalaw pa rin sa 4 m/s sa puntong iyon. Ano ang kabuuang mechanical energy nito?
- 228 J
- Tamang sagot: 212 J
- 114 J
Tama! E = ½ × 2 kg × (4 m/s)² + 2 kg × 9.8 m/s² × 10 m = 16 J + 196 J = 212 J.
Ang isang bola ay umaangat pababa sa frictionless na burol, na nawawalan ng taas habang tumatakbo. Ano ang nangyayari sa bilis nito at sa kabuuang mechanical energy?
- Tamang sagot: Tumataas ang bilis, pareho ang kabuuang energy
- Bumababa ang bilis, pareho ang kabuuang energy
- Tumataas ang bilis, tumataas ang kabuuang energy
Eksakto! Ang taas ay nagiging bilis — tumataas ang kinetic energy habang bumababa ang potential energy, ngunit pareho ang kabuuan nang walang friction.
Saan Mo Ito Makikita
Ang isang pendulum ay umiikot sa pinakamataas sa mga dulo, kung saan ito ay napakabagal sa maikling panahon, at pinakamabilis sa ibaba, na nag-trade ng taas para sa bilis at bumabalik muli sa bawat swing. Ang isang roller coaster na pinakamataas na burol ay laging ang unang — ang magsakyan ay hindi kailanman maaaring umakyat nang mas mataas kaysa sa naigsimula nito minsan ito ay nagsisimulang gumawa ng taas sa bilis.
Karaniwang Mga Pagkakamali
Ang isang madalas na kalagayan ay ang pagsisikap na ang enerhiya ay "tumatakbo" kapag ang isang bagay ay bumabagal — ito ay hindi nasasayang, ito ay nagko-convert sa ibang anyo, kadalasan init mula sa friction o air resistance na ang simpleng mechanical-energy total ay hindi sinusukat. Isa pang maling konsepto ay ang paghalo ng kinetic at potential energy dependence: ang potential energy (mgh) ay umaasa lamang sa height, hindi ang bilis, habang ang kinetic energy (½mv²) ay umaasa lamang sa bilis, hindi ang height.
Paano Ito Konektado
Ito ay ang pangalawang kalahati ng toolkit na ang momentum conservation ay nagsimula: ang momentum ay sumusubaybay sa direksyon at laging nakatipid sa isang saradong sistema, habang ang mechanical energy ay sumusubaybay sa motion-plus-position at tanging nakatipid kapag ang friction ay hindi nagnakaw kahit ilan. Ang torque at lever, susunod, ay inilapat ang parehong puwersa na ideya sa rotation sa halip na straight-line motion.