I. Energia mecanică (mărime de stare)
Energia mecanică poate fi:
a) energie cinetică sau de mişcare
Ec = mv2/2
b) energie potenţială de poziţie
Ep = mgh
c) energie potenţială de deformare
Ep = kx2/2
Energia este o mărime fizică de stare ce caracterizează corpul sau sistemul într-o stare staţionară.
La trecerea sistemului dintr-o stare mecanică în alta se efectuează lucru mecanic.
Lucrul mecanic este o mărime de proces.
Un sistem fizic are energie, dar nu poate avea lucru mecanic.
Ca şi lucrul mecanic, energia se măsoară în SI, în joule (J).
II. Teorema variaţiei energiei cinetice a punctului material
Lucrul mecanic efectuat sub acţiunea unei forţe, este L = F · d.
Conform legii a doua a lui Newton F = m a, iar din formula lui Galilei, distanţa parcursă: d = (v22-v12)/2a.
Înlocuind, rezultă:
L = m a [(v22-v12)/2a]
L = m v22/2 – m v12/2 = Ec2 – Ec1 = ΔEc
Acest rezultat exprimă teorema variaţiei energie cinetice:
Variaţia energiei cinetice a unui punct material care se deplasează în raport cu un sistem de referinţă inerţial este egală cu lucrul mecanic efectuat de forţa rezultantă care acţionează asupra punctului material în timpul acestei variaţii:
ΔEc = L
III. Energia potenţială
Energia potenţială este o mărime fizică scalară ce caracterizează capacitatea unui corp de a efectua lucru mecanic.
a) Punând un obiect pe un dulap:
– efectuăm un lucru mecanic negativ;
– energia potenţială a corpului creşte.
b) Dacă obiectul cade de pe dulap:
– efectuează lucru mecanic pozitiv;
– energia sa potenţială scade.
Lucrul mecanic în câmp de forţe conservativ este egal şi de semn opus cu variaţia energiei potenţiale:
L = – ΔEp
IV. Legea conservării energiei mecanice
Energia mecanică a unui sistem izolat, într-un câmp de forţe conservativ se conservă:
Ec + Ep = const.
Transformarea reversibilă a energiei cinetice şi a celei potenţiale se poate demonstra cu ajutorul pendulului lui Maxwell.
Pendulul lui Maxwell
