Pendelanimation

Ein schwingendes Pendel mit dem Geschwindigkeitsvektor (grün) und dem Beschleunigungsvektor (blau). Der Betrag des Geschwindigkeitsvektors, die Geschwindigkeit, des Pendels ist in der vertikalen Position am größten und das Pendel ist in seinen Extrempositionen am weitesten von der Erde entfernt.

In der Physik beschreibt die mechanische Energie die potentielle Energie und die kinetische Energie, die in den Komponenten eines mechanischen Systems vorhanden sind.

Wenn eine bestimmte Menge an mechanischer Energie übertragen wird (z. B. beim Werfen eines Balls, beim Heben einer Kiste, beim Zerdrücken einer Getränkedose oder beim Umrühren eines Getränks), sagt man, dass diese Menge an mechanischer Arbeit geleistet wurde. Sowohl die mechanische Energie als auch die mechanische Arbeit werden in denselben Einheiten gemessen wie die Energie im Allgemeinen. Gewöhnlich sagt man, dass eine Komponente eines Systems eine bestimmte Menge an „mechanischer Energie“ besitzt (d. h. es handelt sich um eine Zustandsfunktion), während „mechanische Arbeit“ die Menge an mechanischer Energie beschreibt, die eine Komponente gewonnen oder verloren hat.

Die Erhaltung der mechanischen Energie ist ein Prinzip, das besagt, dass unter bestimmten Bedingungen die gesamte mechanische Energie eines Systems konstant ist. Diese Regel gilt nicht, wenn mechanische Energie in andere Formen umgewandelt wird, z. B. in chemische, nukleare oder elektromagnetische Energie. Der Grundsatz der allgemeinen Energieerhaltung ist jedoch bisher eine ungebrochene Regel der Physik – soweit wir wissen, kann Energie weder erzeugt noch zerstört, sondern nur in ihrer Form verändert werden.

Bilder für Kinder

  • Orbitalbewegung

    Ein Beispiel für ein mechanisches System: Ein Satellit umkreist die Erde nur unter dem Einfluss der konservativen Gravitationskraft; seine mechanische Energie ist also erhalten. Der Satellit wird in Richtung Erde mit einer Beschleunigung senkrecht zur Geschwindigkeit beschleunigt. Diese Beschleunigung wird durch einen grünen Beschleunigungsvektor und die Geschwindigkeit durch einen roten Geschwindigkeitsvektor dargestellt. Obwohl sich die Geschwindigkeit wegen des Beschleunigungsvektors ständig mit der Richtung des Vektors ändert, ändert sich die Geschwindigkeit des Satelliten nicht, da der Betrag des Geschwindigkeitsvektors unverändert bleibt.