Mekanik Elektrik Nedir

Enerji dönüştürme teknikleri medeniyet için bir nimettir. Bu makalede, elektrik enerjisinin mekanik enerjiye nasıl dönüştürüleceği derinlemesine tartışılmaktadır.

Elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren çoğu cihaz, bir telden geçen elektrik akımı ile motorun manyetik alanının etkileşimi ile çalışan, içine gömülü bir elektrik motoru içerir. Bu etkileşim, milin dönmesine neden olan bir tork yani mekanik enerji üretir.

Aşağıdaki alt başlıklarda enerji dönüşümüne ilişkin daha fazla bilgi edinilebilir.

8+ Elektrik-Mekanik Enerji Örneği hakkında daha fazlasını okuyun: Ayrıntılı Açıklamalar 

Elektrik enerjisi mekanik enerjiye nasıl çevrilir?

Bir elektrik motoru, elektrik enerjisinin mekanik enerjiye dönüştürülmesine yardımcı olan birçok makine ve cihazdaki bileşendir. Bir telde akan elektrik akımının sağladığı elektrik enerjisi manyetik alan ile etkileşir. Bu etkileşim, bobini döndüren tork ile sonuçlanır ve dolayısıyla mekanik enerji üretilir.

Elektrik Enerjisinden Ses Enerjisine 10+ Örneği hakkında daha fazlasını okuyun: Ayrıntılı Açıklamalar

Elektrik enerjisi mekanik enerji aygıtına

Günlük olarak karşılaştığımız birçok cihaz, elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştürür. Burda biraz var:

Elektrikli fan

Fana AC (Alternatif Akım) şeklinde elektrik enerjisi verildiğinde fanın içindeki kondansatör enerjiyi depolar ve fanı döndürmek için kullanır. Kondansatör, dönen manyetik alan geliştiren ve rotoru (elektrik motoru) manyetik alan yönünde dönmeye zorlayan stator sargılarına enerji sağlar. Bu enerji böylece fan kanatlarına aktarılır ve böylece mekanik enerji dönüşümü gerçekleşir.

Blender veya Öğütücü

Blender, sağlanan elektrik enerjisini dönen bıçakların mekanik enerjisine dönüştürme rolünü oynayan bir motor içerir. Motor aktifken motora bağlı bir kuplör mili kendi hızında döner ve dolayısıyla kanatlara aktarılır.

Motora daha fazla güç verilirse, bıçaklar yüksek hızlarda döner ve bunun tersi de geçerlidir.

17+ Mekanikten Radyan Enerjiye Örnek: Ayrıntılı Açıklamalar hakkında daha fazlasını okuyun

Çamaşır makinesi

Çamaşır makinesinde bulunan elektrik motoru, elektrik enerjisini çamaşırların yıkanmasına yardımcı olan dönme kinetik enerjisine (yani mekanik enerji) dönüştürür.

Bulaşık makinesi

Günümüzde bulaşık makineleri hemen hemen her evde bulunan elektrikli bir cihaz haline geldi.

Bulaşıklar, yüksek basınçlı su püskürten bir pompa içeren bulaşık makinesinde temizlenir. Bir elektrik DC motoru pompaya güç sağlar. Su, bir filtre sistemi kullanılarak yeniden sirküle edilir.

Elektrikten mekanik enerjiye enerji dönüşümü, bulaşık makinesindeki yüksek voltajlı DC motor tarafından desteklenir.

Tıraş düzeltici

Bir tıraş makinesinde, DC motor elektrik enerjisini dönüştürür hareketli olan düzeltici bıçaklarının hızlı bir şekilde salınması nedeniyle mekanik enerjiye. Saç kesimi sırasında hareketli bıçakların üzerine binen sabit bıçaklar vardır.

Motor elektrik enerjisini mekanik enerjiye nasıl dönüştürür?

Yukarıda tartışıldığı gibi, bir elektrik motoru, elektrikli fanlarda, ev aletlerinde, makinelerde vb. çok çeşitli uygulamalar bulur.

Bir elektrik motoru, bir AC (alternatif akım) kaynağı veya bir DC (doğru akım) kaynağı ile çalıştırılabilir. Elektrik motoru elektromanyetizma prensibi ile çalışır, burada elektrik alan ve manyetik alan etkileşimleri, motorun dönmesine neden olan bir tork üretir.

Bir motor (DC motor), bir stator (mıknatıs), bir rotor (üzerinde yüksek hızlarda dönen ve bir elektromıknatıs görevi gören bir bobin bulunan bir aks), bir komütatör veya anahtar, bir güç kaynağı (DC) ve fırçalardan oluşur. . Elektrik akımı bobinden (rotorda) geçtiğinde, bir elektrik akımı üretir. bildiğimiz manyetik alan, akım taşıyan elektrik alanlar manyetik alan oluşturur. Üretilen bu manyetik alan, stator nedeniyle manyetik alanla etkileşime girer ve bu da tork oluşturmaya neden olur. Tork rotorun dönmesini sağlar ve dolayısıyla mekanik enerji üretilir.

Mekanik enerjinin korunumu ilkesi

Mekanik enerjinin korunumu ilkesinin ifadesi:

“Yalnızca korunumlu kuvvetler iş yapıyorsa, bir sistemin toplam mekanik enerjisi hiçbir süreçte ne artar ne de azalır. Sabit kalır - korunur."

Muhafazakar bir kuvvet, genellikle, bir cismi bir noktadan diğerine hareket ettirirken kuvvet tarafından yapılan işin, hareket yoluna değil, sadece cismin ilk ve son konumlarına bağlı olduğu anlamına gelir. Örnekler arasında yerçekimi kuvveti, elektrik kuvveti vb.

Mekanik enerjinin korunumu ilkesi şu şekilde açıklanabilir: Bir cismin hareketinin herhangi bir parçası sırasındaki kinetik enerji ve potansiyel enerjinin toplamı, hareketin herhangi bir yerindeki kinetik enerji ve potansiyel enerjinin toplamı ile aynıdır. Burada toplam mekanik enerji, söz konusu cismin kinetik enerjisi ile potansiyel enerjisinin toplamıdır.

17+ Mekanik Enerji Örneği hakkında daha fazlasını okuyun: Ayrıntılı Açıklamalar, Birkaç Gerçek

Elektrik Enerjisinden Mekanik Enerjiye: Sıkça Sorulan Sorular

Mekanik enerjinin korunumu ilkesini gösteren kısa bir örnek verin.

Biliyoruz ki, mekanik enerjinin korunumu ilkesi sadece korunumlu kuvvetlerin etkisi altında hareket halindeki cisimler için geçerlidir.

Macera dolu bir tema parkında bir roller coaster'ın hareketini düşünün. Sürtünme veya diğer korunumlu olmayan kuvvetlerin etkisi göz ardı edildiğinde, yerçekimi kuvveti, ona etki eden tek muhafazakar kuvvettir.

En üst konumda, potansiyel enerjisi maksimum, kinetik enerjisi minimum olacaktır. Oysa en düşük konumda, hız treninin kinetik enerjisi yüksek hıza sahip olacağından maksimum, potansiyel enerjisi de minimum olacaktır. Aradaki herhangi bir konumda, kinetik ve potansiyel enerjiler, toplamları, yani, toplam mekanik enerji bir sabit olacaktır.

Elektromanyetik indüksiyon hakkında kısa notlar verin.

Mekanik Enerjinin Korunumu Örnekleri hakkında daha fazla bilgi edinin: Ayrıntılı İçgörü

Fizikte mekanik enerji bir cismin ya da sistemin potansiyel ve kinetik enerjilerinin toplamıdır. Yani bir cismin hem hareketinden hem de konumundan dolayı sahip olduğu enerjilerin bütününe mekanik enerji denir. Bu kavram bir cismin ya da sistemin yalnızca duruken değil, hareket ederken de potansiyel enerjiye sahip olabileceğini gösterir. Bir cismin üzerinde iş yapılarak mekanik enerjisi artırılabilir. Ayrıca bir cismin mekanik enerjisinin olması iş yapabilme yeteneği olduğu anlamına da gelir. Matematiksel olarak da şöyle gösterilir:

ME = KE + PE

ME mekanik, KE kinetik, PE, potansiyel enerjiyi gösterir.

Örnek soru 1 &#; Jetin mekanik enerjisi

Kütlesi kg, yerden yüksekliği m olan bir jet uçağının hızı m/s ise mekanik enerjisi kaç J&#;dür?

Çözüm:

Önce resmimizi çizelim. Jet hem hareket ediyor hem de yerden yüksekte. Öyleyse hem kinetik hem de potansiyel enerjisi var.

ME = KE + PE

KE = J = 9 x 10⁷ J

PE = mgh

PE = kg x 10 m/s² x m

PE = J

PE = 2 x 10⁸ J

ME = 9 x 10⁷ J + 2 x 10⁸ J

ME = x 10⁸ J

Uçağın oldukça yüksek miktarda mekanik enerjisi olduğunu bulduk. Uçağın hızı km/saat (birim dönüşümünü yapabilir misiniz?) Bu hızla bir şeye çarparsa çok zarar verir, iş yapabilme yeteneği çok demek bu. Ayrıca yerden de 10 km yükseklikte, uçak yere düşerse daha da hızlanır ve yine çok zarar verebilir.

Örnek soru 2 -Nehre atlayan adamın mekanik enerjisi

Yukarıdaki resimde kütlesi 70 kg olan bir adam bir halattan sarkarak nehre atlıyor. Nehirden yüksekliği 8 m, hızı 5 m/s olduğu anda adamın mekanik enerjisi kaç J&#;dür?

Çözüm:

ME = KE + PE
KE = \frac{1}{2}mv^2
KE = \frac{1}{2}(70 \space kg)(5 \space m/s)^2
KE = \frac{70 \times 25}{2} \space J

KE = J

PE = mgh

PE = (70 kg)(10 m/s²)(8 m)

PE = J

ME = J + J = J

Adamın potansiyel enerjisi kinetik enerjisiden daha fazla, ama mekanik enerjisi de her ikisiden daha fazla.

Eğer potansiyel enerji sıfır olursa, mekanik enerji kinetik enerjiye; eğer kinetik enerji sıfır olursa mekanik enerji potansiyel enerjiye eşit olur.

Mekanik Enerji ile ilgili Kazanımlar

 Öteleme kinetik enerjisi, yer çekimi potansiyel enerjisi ve esneklik potansiyel enerjisinin bağlı olduğu değişkenleri analiz eder.

• Öteleme kinetik enerjisi, yer çekimi potansiyel enerjisi ve esneklik potansiyel enerjisinin matematiksel modelleri verilir. Deney veya simülasyonlar yardımıyla değişkenlerin analiz edilmesi sağlanır. Matematiksel hesaplamalara girilmez.
• Esneklik potansiyel enerjisinde tek yaylı sistemler dikkate alınmalıdır.
• Mekanik enerjinin kinetik enerji ve potansiyel enerjinin toplamına eşit olduğu vurgulanır.

Mekanik Enerji ile ilgili MEB ve EBA Testleri