Liike- ja potentiaalienergia Liikkuvalla kappaleella on liike-energiaa eli sillä on kykyä aiheuttaa muutoksia ympäristössään liikkeensä ansiosta. Liike-energian suuruuteen vaikuttavat kappaleen massa sekä nopeus. Potentiaalienergialla tarkoitetaan energiaa, jota kappaleella on paikkansa ansiosta. Potentiaalienergian suuruuteen vaikuttavat kappaleen massa sekä korkeusero vertailutasoon. ©HO2001-2007

Energian säilyminen Energian säilymislain mukaan energia ei häviä. Energia vain siirtyy tai muuttuu muodosta toiseen. Pöydällä olevalla pallolla on lattian suhteen potentiaalienergiaa. Kun pallo putoaa pöydältä, sen potentiaalienergia alkaa pienenemään. Samalla pallon nopeus kasvaa, joten myös sen liike-energian määrä kasvaa. Pallon potentiaalienergia siis muuttuu vähitellen pallon liike-energiaksi. Energian kokonaismäärä pysyy koko ajan saman suuruisena. ©HO2001-2007

Energiakaavio Energian muutoksia voidaan kuvata energiakaavion avulla. Energiakaaviolla kuvataan, missä muodossa energia on tarkasteltavassa alku- ja lopputilanteessa. ©HO2001-2007

Työ muuttaa energiaa Fysiikassa työllä tarkoitetaan voiman tekemää työtä kappaleen siirtämisessä. Työn tunnus on W ja yksikkö Nm (eli voiman yksikkö · matkan yksikkö). Työn suuruuteen vaikuttavat tarvittavan voiman suuruus sekä voiman vaikutusmatka. W = Fs ©HO2001-2007

Nostotyö Nostotyössä tarvittavan voiman suuruus on kappaleen painon suuruinen. Jos kappaleen massa (ja samalla paino) kaksinkertaistetaan, kaksinkertaistuu myös tehtävä työ. Samoin nostokorkeuden kasvattaminen kaksinkertaiseksi kasvattaa tehdyn työn kaksinkertaiseksi. ©HO2001-2007

Nostotyö Nostotyö on siis suoraan verrannollinen painoon ja nostokorkeuteen, joten se voidaan laskea niiden tulona. W = Gh (työ = paino · nostokorkeus) Nostotyössä lihasten kemiallinen energia muuttuu kappaleen potentiaalienergiaksi, joten kappaleen potentiaalienergian muutos on tehdyn nostotyön suuruinen. Epot = Gh ©HO2001-2007

Työ ja energia Koska työ kuvaa vuorovaikutuksessa siirtyneen energian määrää, on työn yksikkö sama kuin energian yksikkö eli 1Nm = 1J (joule) Voiman tekemä työ varastoi (nostotyössä kappaleen potentiaalienergiaksi) tai vapauttaa (laatikon työntämisessä lämmöksi ympäristöön) energiaa. ©HO2001-2007

Teho Teho kuvaa työntekonopeutta. Mitä lyhyemmässä ajassa työ tulee tehdyksi, sitä tehokkaammin se on tehty. Jos kahden erisuuruisen työn tekemiseen menee sama aika, suuremman työn tehnyt on ollut tehokkaampi. ©HO2001-2007

Teho Tehon tunnus on P ja yksikkö 1 W (watti) Teho saadaan laskettua kun tehty työ jaetaan työhön käytetyllä ajalla. Koska työ kuvaa siirtyneen energian määrää, teho voidaan määritellä myös siirtyneen energian määränä aikayksikössä. ©HO2001-2007

Hyötysuhde Laitteet, kuten esimerkiksi moottorit tarvitsevat energiaa toimiakseen. Polttoaineen kemiallisesta energiasta osa muuttuu lämmöksi, eikä sitä saada hyötykäyttöön. Laitteen hyötysuhteella kuvataan sitä, kuinka paljon käytetystä energiasta saadaan hyödylliseen muotoon, esim. liike- tai potentiaalienergiaksi. ©HO2001-2007

Hyötysuhde Hyötysuhde = Hyötysuhde ilmoitetaan desimaalilukuna tai prosentteina. hyödyksi saatu energia siirtynyt energia ©HO2001-2007

Yksinkertaiset koneet Kalteva taso s F h G Työn suuruus on reitistä riippumatta sama ts. F·s = G·h ©HO2001-2007

Yksinkertaiset koneet Vivun tasapainoehto Fa Fb a b Fa ·a = Fb ·b ©HO2001-2007

Yksinkertaiset koneet Talja F F G F = G/n, G missä n on kannattavien lankojen lukumäärä. ©HO2001-2007

Painopiste ja tasapaino Painopisteeksi kutsutaan pistettä, johon painovoiman kokonaisvaikutuksen voidaan ajatella kohdistuvan. Säännöllisten, tasakoosteisten kappaleiden painopiste on niiden keskipisteessä. Painopiste voi olla myös kappaleen ulkopuolella. (esim. sormus) Kappaleen tukipinta on kappaletta tukevien pisteiden sisäpuolelle jäävä pinta. Tukipintana jalkojen rajaama pinta tukipintana koko pohja ©HO2001-2007

Painopiste ja tasapaino Kun painopisteestä lähtevä luotisuora ylittää kappaleen tukipinnan niin kappale kaatuu. Kappale on sitä vakaampi, mitä suurempi tukipinta ja matalammalla oleva painopiste sillä on. ei kaadu ei kaadu kaatuu ©HO2001-2007

Painopiste ja tasapaino Kun painopisteestä lähtevä luotisuora ylittää kappaleen tukipinnan niin kappale kaatuu. Kappale on sitä vakaampi, mitä suurempi tukipinta ja matalammalla oleva painopiste sillä on. leikataan puolet pois ei kaadu ei kaadu kaatuu eipäs kaadukaan ©HO2001-2007

Painopiste ja tasapaino Kappaletta poikkeutetaan tasapainoasemasta. Tasapaino on vakaa eli stabiili, jos painopiste nousee poikkeutettaessa. Tasapaino on horjuva eli labiili, jos painopiste laskee poikkeutettaessa. Tasapaino on epämääräinen, jos painopiste liikkuu vaakasuoraan ©HO2001-2007