۱۱ - کار با انرژی و توان

یه راه دیگه برای نگاه کردن به حرکت، استفاده از عبارات کار مکانیکی، انرژی مکانیکی، و توان مکانیکی هست (فصل ۷ رو ببینید).

کار مکانیکی

رو میشه به عنوان حاصل توان وجابجایی تعریف کرد. وقتی یه نیرو به یه بدن وارد میشه و بدن رو حرکت میده، کار مکانیکی انجام میشه. تو این بلاگ، من به کار، به عنوان کار مکانیکی ارجاع میدم. دو نوع کار مکانیکی وجود داره:

• کار مثبت زمانی انجام میشه که بدن در جهتی که نیرو اعمال میشه، حرکت کنه.
• کار منفی زمانی انجام میشه که بدن در خلاف جهتی که نیرو اعمال میشه، حرکت کنه.

اگه بدن با اعمال نیرو حرکت نکنه، هیچ کار مکانیکی انجام نمیشه.

انرژی مکانیکی

به عنوان ظرفیت یه بدن برای انجام کار، تعریف میشه. هر نوع انرژی میشه از یه نوع به دیگری تبدیل بشه، و تو این تبدیل، کار انجام میشه. تو بایومکانیک، ما کارمون با انرژی مکانیکی هست، انرژی ای که بدن داره اما به خاطر موقعیتش یا به خاطر اینکه داره تغییر شکل میده، در گردشه.

انرژی کینه تیک (KE) انرژی ای هست که تو یه بدن در حال حرکت وجود داره. مقدار انرژی کینه تیک برابر نصف حاصلضرب جرم بدن در سرعتش به توان دو هست، یا KE = 0.5 mv²

انرژی پتانسیل جاذبه ای (GPE) انرژی حاضر تو بدنه که به خاطر موقعیتش نسبت به یه نقطه مبدا وجود داره. مقدار GPE مساوی حاصلضرب جرم بدن، شتاب جاذبه ای (g) و ارتفاعش از نقطه مرجعه (h)، یا GPE = mgh

انرژی آسیب (SE) انرژی هزار تو بدنه وقتی که تغییر شکل میده. این مقدار از انرژی برابر نصف سختی بدن (k، مقدار مقاومتش نسبت به تغییر شکل) ضرب در مقدار تغییر شکل (Δx) به توان دو، یا SE = 0.5k Δx²
انرژی تو بدن میتونه کار تولید کنه که همون انرژی هست که میتونه تحت شرایط زیر یه نیرو رو روی یه بدن اعمال کنه:

• KE توی یه بدن میتونه روی یه بدن دیگه که لمسش میکنه کار انجام بده.
• GPE توی یه بدن میتونه کار انجام بده چون وقتی میوفته، سرعت به سمت پایین میگیره، و این انرژی به خاطر موقعیتش، به KE تبدیل میشه.
• SE توی یه بدن میتونه کار انجام بده همونطوری که به شکل اصلیش بر میگرده.

توان مکانیکی:
به صورت نرخ انجام کار تعریف میشه، یا توان مساوی با کار تقسیم بر زمان. توان بالاتر با انجام کار بیشتر در زمان مساوی ایجاد میشه، یا با انجام کار مکانیکی مساوی در زمان کوتاهتر.