Konservazzjoni tal-Enerġija

Hekk kif oġġett jiċċaqlaq, l-enerġija tiegħu tista’ timxi ’l hawn u ’l hemm bejn moviment (enerġija ċinetika) u pożizzjoni (enerġija potenzjali), imma l-enerġija mekkanika totali tibqa’ l-istess sakemm frizzjoni u reżistenza ta’ l-ajru m’humiex serqin minnha. Oġġett waqt li jaqa’ jbiddel għoli għal veloċità, u oġġett li jitla’ jbiddel veloċità għal għoli — is-somma qatt ma tinbidel.

Il-formula

E = ½ · m · v² + m · g · h

E — enerġija mekkanika totali (J): l-enerġija magħquda ta’ moviment u pożizzjoni, kostanti bla frizzjoni
m — massa (kg): kemm materja l-oġġett għandu
v — veloċità (m/s): kemm mgħaġġel l-oġġett jiċċaqlaq f’dak il-mument
g — aċċelerazzjoni gravitazzjonali (m/s²): is-saħħa tal-ġbid tal-gravità, madwar 9.8 m/s² qrib wiċċ l-Art
h — għoli (m): kemm fuq livell ta’ referenza l-oġġett hu

Eżempju maħdum

Balun ta’ 2 kg jgħaddi mit-triq tiegħu f’għoli ta’ 5 m fuq l-art, jiċċaqlaq f’4 m/s. Bl-użu ta’ g = 9.8 metri kull sekonda kwadru, x’hi l-enerġija mekkanika totali tiegħu?

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

Itestja lilek innifsek

L-istess balun ta’ 2 kg issa jilħaq għoli ta’ 10 m, xorta jiċċaqlaq f’4 m/s f’dak il-punt. X’hi l-enerġija mekkanika totali tiegħu?

228 J
It-tweġiba t-tajba: 212 J
114 J

Tajjeb! E = ½ × 2 kg × (4 m/s)² + 2 kg × 9.8 m/s² × 10 m = 16 J + 196 J = 212 J.

Balun jiżlaq minn għolja bla frizzjoni, jitlef għoli kif imur. X’jiġri għall-veloċità tiegħu u l-enerġija mekkanika totali tiegħu?

It-tweġiba t-tajba: Il-veloċità tiżdied, l-enerġija totali tibqa’ l-istess
Il-veloċità tonqos, l-enerġija totali tibqa’ l-istess
Il-veloċità tiżdied, l-enerġija totali tiżdied

Eżattament! Għoli jinbidel f’veloċità — l-enerġija ċinetika tilta’ hekk kif l-enerġija potenzjali tonżel, imma t-total tibqa’ kostanti bla frizzjoni.

Fejn tara dan

Pendolu jinxteħel l-ogħla fit-truf, fejn hu għal mument wieqaf, u l-aktar mgħaġġel fil-qiegħ, jbiddel l-għoli għal veloċità u lura kull ħarqa. L-ogħla għolja ta’ roller coaster dejjem tkun l-ewwel waħda — il-vjaġġ qatt ma jista’ jitla’ ogħla mill-punt ta’ bidu meta jibda jbiddel l-għoli għal veloċità.

Żbalji komuni

Żball frekwenti hu li ftakar li l-enerġija “tispiċċa” meta xi ħaġa tiddiċellera — ma tisfax, din tintbidel f’forma oħra, ħafna drabi sħana minn frizzjoni jew reżistenza ta’ l-ajru li total sempliċi ta’ enerġija mekkanika ma jittraċċax. Ieħor hu li jitħawdu d-dipendenzi ta’ l-enerġija ċinetika u potenzjali: l-enerġija potenzjali (mgh) tiddependi biss mill-għoli, mhux mill-veloċità, filwaqt li l-enerġija ċinetika (½mv²) tiddependi biss mill-veloċità, mhux mill-għoli.

Kif jinqabad

Din hi t-tieni nofs ta’ l-għodda li l-konservazzjoni tal-momentum bdiet: il-momentum jittraċċa d-direzzjoni u dejjem jiġi kkonservat f’sistema magħluqa, filwaqt li l-enerġija mekkanika tittraċċa moviment-flimkien-ma’-pożizzjoni u biss tiġi kkonservata meta frizzjoni m’hijiex serqa. Il-mummenti u l-leveri, li jmiss, japplikaw l-istess ideat ta’ forzi għad-dawran minflok moviment f’linja dritta.