L'energia mecànica és la suma de l'energia cinètica i l'energia potencial d'un objecte. D'acord amb el principi de conservació de l'energia, la suma d'ambdues formes d'energia roman constant.
L'energia cinètica depèn de la velocitat. D'altra banda, l'energia potencial depèn de:
-
la gravetat (energia potencial gravitatòria)
-
o de l'elasticitat d'un material (energia potencial elàstica), per exemple una molla.
La unitat d'energia mecànica en el sistema internacional és el juliol (J)
En el dia a dia hi ha nombrosos exemples d'energia mecànica que ens ajuden a comprendre millor aquest concepte:
1. El llançament d'una pilota a l'aire
El llançament d'una pilota és un exemple de com funciona el principi de conversió de l'energia. Durant el llançament distingim dos moments:
-
El moment en què la pilota surt de la nostra mà amb certa velocitat té energia cinètica i no té energia potencial gravitatòria.
-
El moment en què la pilota està en el punt més alt. En aquest instant la pilota la velocitat és 0, per tant, no té energia cinètica. D'altra banda, la pilota ha adquirit alçada, per tant si té energia potencial.
Durant el procés de passar d'el punt 1 a el punt 2 tota l'energia cinètica s'ha convertit en energia potencial. A l'caure la pilota, ambdós tipus d'energia s'invertiran novament.
2. Un motor elèctric
Els motors tenen la capacitat de convertir un determinat tipus d'energia en energia mecànica. Un motor elèctric, en particular, transforma l'electricitat en energia mecànica. Generalment l'energia resultant s'obté en forma d'energia cinètica rotacional, és a dir, un eix que gira a certa velocitat.
En el dia a dia tenim molts exemples de motors elèctrics:
-
Una rentadora elèctrica.
-
Un minipimer.
-
Un patinet elèctric.
3. Un generador elèctric
Un generador elèctric és un aparell que funciona a l'inrevés que un motor elèctric. En aquest cas, l'energia mecànica es transforma en energia elèctrica.
Aquesta transformació s'aconsegueix gràcies a un camp magnètic sobre els conductors elèctrics. Quan es produeix un moviment relatiu entre els conductors i el camp, es generarà una força electromotriu (FEM).
Aquest sistema està basat en la llei de Faraday.
4. Una central hidroeléctrica
Una central hidroelèctrica és una forma de transformar l'energia hidràulica en electricitat. És un tipus d'energia renovable que utilitza el principi de conservació de l'energia aprofitant l'energia potencial d'l'aigua acumulada en un embassament.
Aquest tipus de centrals elèctriques acumulen aigua a certa altura i quan necessiten generar energia la deixen caure convertint aquesta energia en energia cinètica.
A la part inferior de la central, el flux d'aigua acciona unes turbines hidràuliques. L'acció de les turbines serveix per traspassar aquesta energia a un generador elèctric i produir electricitat.
5. Els molins de vent
L'energia eòlica és una forma d'energia capaç de convertir la força de vent en energia mecànica. L'energia associada a el vent es deu a la suma de l'energia cinètica de cadascuna de les partícules que es desplacen.
Quan el vent impacta amb les pales d'un generador eòlic l'energia cinètica de cada partícula es transfereix a l'eix de l'generador.
Aquesta energia mecànica es pot aprofitar per obtenir electricitat però antigament s'utilitzava directament en l'agricultura o en la indústria.
6. El motor d'un cotxe
El motor d'un cotxe de gasolina aprofita l'energia química de la combustió de el combustible per obtenir energia tèrmica. L'energia obtinguda en forma de calor s'utilitza per impulsar un pistó i generar un moviment lineal cíclic (energia mecànica).
Les manetes són les encarregades de convertir aquest moviment cíclic en un moviment circular per poder fer girar les rodes de el vehicle.