Kineettinen ja potentiaalinen energia
Yksi järjestelmän ominaisuuksista on senkineettistä ja potentiaalista energiaa. Jos joku voima F vaikuttaa lepäävään kappaleeseen siten, että jälkimmäinen alkaa liikkeelle, niin työn dA tapahtuu. Tällöin kineettisen energian DT arvo nousee enemmän, kun työ on tehty. Toisin sanoen voimme kirjoittaa tasa-arvon:
dA = dT
Kun otetaan huomioon rungon kulkeva polku dR ja kehitetty nopeus dV, käytämme Newtonin toista voimaa:
F = (dV / dt) * m
Tärkeä asia: Tätä lakia voidaan käyttää, jos käytetään inertia-viitekehystä. Järjestelmän valinta vaikuttaa energian arvoon. Kansainvälisessä SI-järjestelmässä energia mitataan jouleina (J).
Tästä seuraa, että hiukkasen tai kehon kineettinen energia, jolle on tunnusomaista siirtymän V nopeus ja massa m, on:
T = ((V * V) * m) / 2
Voidaan päätellä, että liike-energia määritetään nopeudella ja massalla, joka itse asiassa edustaa liikkeen toimintoa.
Kineettinen ja potentiaalinen energia mahdollistaakuvaile kehon tilaa. Jos ensimmäinen, kuten jo mainittiin, liittyy suoraan liikkumiseen, toinen koskee vuorovaikutteisten elinten järjestelmää. Kineettistä ja potentiaalista energiaa pidetään yleensä esimerkkeinä, kun rungot yhdistävä voima ei riipu liikkeen liikeradasta. Tällöin vain alku- ja loppupisteet ovat tärkeitä. Tunnetuin esimerkki on gravitaation vuorovaikutus. Mutta jos liikerata on myös tärkeä, niin voima on dissipatiivinen (kitka).
Yksinkertaisesti, mahdollinen energiaon mahdollisuus tehdä työtä. Näin ollen tätä energiaa voidaan pitää työn muodossa, joka on tehtävä kehon siirtämiseksi pisteestä toiseen. Se on:
dA = A * dR
Jos potentiaalinen energia merkitään dP: ksi, saadaan:
dA = -dP
Negatiivinen arvo osoittaa, että työ suoritetaan laskemalla dP. Tunnetun funktion dP osalta on mahdollista määrittää paitsi voiman F moduuli myös sen suuntauksen vektori.
Kineettisen energian muutos liittyy ainapotentiaalia. Tämä on helppo ymmärtää, jos muistelemme järjestelmän energian säästämisen lakia. T + dP: n kokonaisarvo ruumiin liikkuessa pysyy aina muuttumattomana. Näin ollen T: n muutos tapahtuu aina rinnakkain dP: n muutoksen kanssa, ne näyttävät virtaavan toisiinsa muuttumalla.
Koska kineettinen ja potentiaalinen energialiittyvät yhteen, summa on tarkasteltavana olevan järjestelmän koko energia. Molekyyleistä se on sisäinen energia ja se on aina läsnä, kunhan on olemassa ainakin lämpöliike ja vuorovaikutus.
Laskutoimituksissa järjestelmä valitaanja mikä tahansa mielivaltainen hetki, joka on otettu alkuperäisenä. Määritä täsmällisesti, että potentiaalisen energian arvo voi olla vain tällaisten voimien toiminta-alueella, joka ei ole riippuvainen minkä tahansa hiukkasen tai kehon siirtymästä. Fysiikassa tällaisia voimia kutsutaan konservatiiviseksi. Ne liittyvät aina yhteen koko energian säilyttämistä koskevan lain kanssa.
Mielenkiintoinen hetki: tilanteessa, jossa ulkoiset vaikutukset ovat vähäisiä tai tasoitettuja, kaikki tutkittavat järjestelmät aina pyrkivät tällaiseen tilaan, kun sen potentiaalinen energia pyrkii nollaan. Esimerkiksi heitetty pallo saavuttaa potentiaalisen energian rajansa liikeradan yläosassa, mutta samaan hetkeen alkaa siirtyä alaspäin, muuntamalla kertynyt energia liikkeeseen tehtyyn työhön. On vielä kerran huomattava, että potentiaalisen energian suhteen on aina vähintään kahden ruumiin vuorovaikutus: täten pallo-esimerkissä planeetan vakavuus vaikuttaa siihen. Kineettinen energia voidaan laskea erikseen kullekin liikkuvalle kappaleelle.
