Kinetična in potencialna energija

Ena izmed značilnosti katerega koli sistema je njegova kinetična in potencialna energija. Če katera koli sila F učinkuje na počivajoče telo tako, da slednja začne v gibanju, potem se opravi delo dA. V tem primeru se vrednost kinetične energije dT poveča, več dela se opravi. Z drugimi besedami, lahko napišemo enakost:

dA = dT

Ob upoštevanju poti dR, ki jo prečka telo in razvite hitrosti dV, uporabljamo drugo Newtonov zakon za moč:

F = (dV / dt) * m

Pomembna točka: ta zakon se lahko uporabi, če se vzame vztrajnostni referenčni okvir. Izbira sistema vpliva na vrednost energije. V mednarodnem SI sistem energijo merimo v džulih (J).

Iz tega sledi kinetična energija delca ali telesa, za katero je značilna hitrost pomika V in masa m, bo:

T = ((V * V) * m) / 2

Lahko sklepamo, da je kinetična energija določena s hitrostjo in maso, ki dejansko predstavlja funkcijo gibanja.

Kinetična in potencialna energija nam omogočata, da opišemo stanje telesa. Če je prva, kot je že omenjena, neposredno povezana z gibanjem, se druga uporablja za sistem medsebojnih organov. Kinetični in potencialna energija običajno veljajo za primere, kjer je sila, ki veže telesa, neodvisna od potek gibanja. V tem primeru so pomembni samo začetni in končni položaji. Najbolj znan primer je gravitacijska interakcija. Ampak, če je potek tudi pomemben, je sila disipativna (trenje).

Z enostavnimi izrazi je potencialna energija priložnost za delo. Skladno s tem se lahko ta energija obravnava v obliki dela, ki jo je treba narediti, da telo premaknemo z ene točke na drugo. To je:

dA = A * dR

Če je potencialna energija označena kot dP, potem dobimo:

dA = -dP

Negativna vrednost pomeni, da je delo opravljeno z zmanjšanjem dP. Za znano funkcijo dP je mogoče določiti ne le modul sile F, ampak tudi vektor njegove smeri.

Sprememba kinetične energije je vedno povezana s potencialno energijo. Če se spomnite, je enostavno razumeti zakon o varstvu energije sistem. Skupna vrednost T + dP pri premikanju telesa ostane nespremenjena. Torej, sprememba v T vedno poteka vzporedno s spremembo v dP, se zdi, da tečejo drug z drugim, preoblikujejo.

Ker sta kinetična in potencialna energija medsebojno povezana, njihova vsota predstavlja celotno energijo obravnavanega sistema. V zvezi z molekulami je notranja energija in je vedno prisotna, dokler je vsaj termično gibanje in interakcija.

Pri izračunih se izbere referenčni okvir in katerikoli poljuben trenutek se upošteva kot začetni. Natančno določitev vrednosti potencialne energije je lahko le v območju delovanja takih sil, ki pri opravljanju dela niso odvisne od poti premikanja katere koli delca ali telesa. V fiziki se takšne sile imenujejo konzervativne. Vedno so povezani s pravom ohranjanja celotne energije.

Zanimiva točka: v situaciji, ko so zunanji vplivi minimalni ali izravnani, vsak proučevani sistem vedno nagiba v takšno stanje, ko se njegova potencialna energija nagiba na nič. Na primer, vržena žoga doseže svojo potencialno energijsko mejo na vrhu poti, vendar se istočasno začne premikati navzdol in pretvarja akumulirano energijo v gibanje v opravljeno delo. Še enkrat je treba opozoriti, da je za potencialno energijo vedno prisotna medsebojna povezanost vsaj dveh teles: tako v primeru z žogo vpliva na težo planeta. Kinetično energijo lahko izračunamo posamezno za vsako gibljivo telo.