1.6 Mekanisk energi 1.6.1 Potentiell energi Ep 1.6.2 Sambandet

1.6 Mekanisk energi

L2

Med mekanisk energi menas vissa former av energi, vilka kallas potentiell energi  (lägesenergi) och kinetisk energi (rörelseenergi). 

1.6.1 Potentiell energi Ep Vi undersöker i denna kurs endast potentiell energi som  uppkommer på grund av gravitationen. Kraften som  övervinns då man lyfter något är tyngden G = mg.  Kraften som lyfter föremålet är alltså lika stor so  föremålets tyngd. Man lyfter kroppen till en viss höjd h  från startpunkten. Den rör sig alltså en sträcka h. Arbetet som utförs är då  (7)

Arbetet som utförs mot tyngdkraften lagras som  potentiell energi hos föremålet. Man säger att  gravitationen är en konserverande kraft, eftersom  arbetet lagras. Inte alla krafter är konserverande ­ ett  arbete utfört mot friktion lagras inte, till exempel.

Målaren utför ett arbete på  färgburken.

Arbetet lagras som energi. Vi får alltså ett uttryck  för potentialenergin i gravitationsfält: (8)

Vi kan lätt kontrollera att enheten stämmer, kgm2/s2 =  Nm = J.

Kraften som används är lika stor som  burkens tyngd.

Potentialenergin måste alltid ges i förhållande till någon nollnivå, som man kan välja  fritt i varje situation.  Om kroppen är ovanför nollnivån har den positiv potentialenergi, Ep > 0 Om kroppen är under nollnivån har den negativ potentialenergi, Ep  0).  Detta sker då man lyfter något uppåt. Arbete som tyngdkraften utför minskar den potentiella energin, Ep minskar (ΔEp  0. Föremålets hastighet ökar. Ett negativt arbete minskar den kinetiska energin,  ΔEk