Εξηγούμε τι είναι η ενέργεια στη φυσική, τι είναι η δυναμική και η κινητική ενέργεια. Επίσης, πώς δρα η δύναμη και τι είναι το έργο.
Τι είναι ενέργεια;
Σε φυσικός, Αναφερόμαστε στην ενέργεια ως την ικανότητα ενός συστήματος ή ενός φαινομένου να πραγματοποιήσει μια συγκεκριμένη εργασία. Η λέξη ενέργεια προέρχεται από την ελληνικήενεργητικός που σημαίνει «δύναμη δράσης» ή «δύναμη εργασίας». Είναι μια έννοια που χρησιμοποιείται ευρέως σε αυτή την επιστήμη και σε άλλες γενικότερα, με διαφορετικές έννοιες και έννοιες.
Αυτή η ικανότητα εκτέλεσης εργασίας είναι βασική για το ενδιαφέρον της φυσικής στην ενέργεια, καθώς αυτός ο κλάδος μελετά τα συστήματα του φύση ως δράσεις και αντιδράσεις στις οποίες η ύλη είναι αλληλένδετη και η ενέργεια μεταφέρεται από το ένα σύστημα στο άλλο, από τη μια μορφή στην άλλη.
Στην πραγματικότητα, η ενέργεια διέπεται από τον Δεύτερο Νόμο της Θερμοδυναμικής (στην κλασική Μηχανική, δηλαδή τον Νευτώνεια), ο οποίος ορίζει ότι η ποσότητα ενέργειας τουσύμπαν είναι πάντα σταθερό, μόνιμο και δεν μπορεί ούτε να δημιουργηθεί ούτε να καταστραφεί, μόνο να μεταμορφωθεί.
Από την άλλη πλευρά, στη σχετικιστική μηχανική, που διέπεται από τοΘεωρία της σχετικότητας Άλμπερτ Αϊνστάιν, ενέργεια και μάζα έχουν μια πιο στενή σχέση που ορίζει την περίφημη εξίσωση E = m.c2, δηλαδή η ενέργεια ισούται με μάζες φορέςταχύτητα του φωτός εις το τετραγωνο. Έτσι, όλα τα σώματα, απλώς και μόνο επειδή αποτελούνται από ύλη, έχουν μια ποσότητα ενέργειας που δίνεται από την εξίσωση του Αϊνστάιν.
Από την άλλη πλευρά, η ενέργεια (E) και το έργο (W) είναι ισοδύναμα, επομένως μετρώνται στον ίδιο τύπο μονάδων: Joules ή Joules (J), δηλαδή Newtons ανά μέτρο (N / m).
Δυναμική ενέργεια
Η δυνητική ενέργεια σχετίζεται με ένα σώμα ή ένα φυσικό σύστημα που καθορίζεται λόγω της θέσης ή του ύψους του, δηλαδή με βάση ένα πεδίο δυνάμεων στο οποίο είναι βυθισμένο. Αυτός ο τύπος ενέργειας μπορεί να ταξινομηθεί σε:
- Βαρυτική δυναμική ενέργεια. Είναι η ενέργεια που διαθέτει ένα τεράστιο σώμα όταν βυθίζεται σε ένα βαρυτικό πεδίο. Τα βαρυτικά πεδία δημιουργούνται γύρω από αντικείμενα με μάζες πολύ μεγάλες (όπως οι μάζες των πλανήτες και το Ήλιος). Για παράδειγμα, ένα αυτοκίνητο τρενάκι έχει μέγιστη δυναμική ενέργεια στη θέση του μέγιστου ύψους επειδή είναι βυθισμένο στο βαρυτικό πεδίο της Γης. Μόλις το βαγόνι πέσει, χάνει ύψος και η δυναμική ενέργεια μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια.
- Ηλεκτροστατική δυναμική ενέργεια. Σχετικά με ηλεκτρική ενέργεια επίσης εφαρμόζεται η έννοια της δυναμικής ενέργειας, η οποία μπορεί να μετατραπεί σε άλλες μορφές ενέργειας, όπως π.χ κινητική, θερμικός ή φως, δεδομένης της τεράστιας ευελιξίας του ηλεκτρομαγνητισμός. Σε αυτή την περίπτωση η ενέργεια προκύπτει από το πεδίο των ηλεκτρικών δυνάμεων που παράγονται από τα φορτισμένα σωματίδια.
- Ελαστική δυναμική ενέργεια. Η ελαστική δυναμική ενέργεια έχει να κάνει με την ιδιότητα του ελαστικότητα της ύλης, που είναι η τάση να ανακτά το αρχικό της σχήμα αφού υποβληθεί σε δυνάμεις παραμόρφωσης μεγαλύτερες από την αντίστασή της. Ένα σαφές παράδειγμα ελαστικής ενέργειας είναι αυτό ενός ελατηρίου που τεντώνεται ή συστέλλεται ως αποτέλεσμα μιας εξωτερικής δύναμης και επιστρέφει στην αρχική του θέση μόλις αυτή η δύναμη δεν εφαρμόζεται πλέον. Ένα άλλο παράδειγμα είναι το σύστημα τόξων και βελών. Στο τελευταίο, η ελαστική δυναμική ενέργεια φτάνει στη μέγιστη τιμή της καθώς το τόξο τραβιέται τραβώντας την ελαστική ίνα, κάμπτοντας ελαφρά το ξύλο, αλλά με μηδενική ταχύτητα ακόμα. Την επόμενη στιγμή η δυναμική ενέργεια γίνεται κινητική και το βέλος εκτοξεύεται με πλήρη ταχύτητα προς τα εμπρός.
Κινητική ενέργεια
Ένα σώμα που κινείται με μια ορισμένη ταχύτητα θα έχει σχετική κινητική ενέργεια.
Η κινητική ενέργεια είναι η ενέργεια της κίνησης και συνήθως ορίζεται από τα ζώδιακ, Τ ήEcκαθώς είναι εξαιρετικά σημαντική για τους διάφορους τομείς της φυσικής. Ένα σώμα που κινείται με μια ορισμένη ταχύτητα θα έχει σχετική κινητική ενέργεια.
Η κινητική ενέργεια είναι το κλειδί στην έννοια του θερμοκρασία, στην πραγματικότητα η θερμοκρασία είναι η κινητική ενέργεια του σωματίδια που αποτελούν ένα από μια ουσία ή ένα αντικείμενο.
Ο παραδοσιακός τύπος για τον υπολογισμό της κινητικής ενέργειας ενός σώματος που κινείται με ταχύτητα (v) είναι ο ακόλουθος:Ec = ½.m.v2
Δύναμη
Στη φυσική, δύναμη Είναι ένα διανυσματικό μέγεθος (προικισμένο με κατεύθυνση και αίσθηση) και είναι ικανό να τροποποιήσει την ποσότητα κίνησης ή το σχήμα ενός δεδομένου σώματος ή υλικού. Δεν ισοδυναμεί με προσπάθεια ή ενέργεια.
Η δύναμη μετριέται στο Διεθνές Σύστημα με Newton (N). Ένα Newton ορίζεται ως η ποσότητα της δύναμης που απαιτείται για την επιτάχυνση ενός αντικειμένου μάζας 1 kg κατά 1 m / s2.
Δουλειά
Στη νευτώνεια (κλασική) φυσική, το έργο μιας δύναμης ορίζεται ως το γινόμενο της δύναμης και της απόστασης μέσω της οποίας ασκείται αυτή η δύναμη.
Αυτό το έργο θα είναι ίσο με την ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για να κινηθεί γρήγορα.
Το έργο αντιπροσωπεύεται από το σύμβολοW (των Αγγλικώνδουλειά), είναι ένα βαθμωτό μέγεθος (χωρίς κατεύθυνση) και εκφράζεται στις ίδιες μονάδες με την ενέργεια (joules).