Una dintre caracteristicile fiecărui sistem este energia sa cinetică și potențială. Dacă orice forță F exercită un efect asupra corpului de odihnă astfel încât acesta să intre în mișcare, atunci are loc lucrul dA. În acest caz, valoarea energiei cinetice dT devine mai mare cu cât se face mai multă muncă. Cu alte cuvinte, putem scrie egalitatea:
Având în vedere calea dR traversată de corp și viteza dezvoltată dV, folosim a doua lege a lui Newton pentru forță:
Un punct important: această lege poate fi utilizată dacă se ia un cadru de referință inerțial. Alegerea sistemului afectează valoarea energiei. În sistemul internațional SI, energia este măsurată în jouli (J).
Rezultă că energia cinetică a unei particule sau a unui corp, caracterizată de o viteză de deplasare V și de masa m, este:
Se poate concluziona că energia cinetică este determinată de viteză și masă, reprezentând de fapt o funcție a mișcării.
Energia cinetică și potențială ne permit să descriem starea corpului. Dacă prima, așa cum am menționat deja, este direct legată de mișcare, cea de-a doua se aplică sistemului de corpuri interacționate. Energia cinetică și potențială sunt considerate, de obicei, ca exemple atunci când forța care leagă corpurile nu depinde de traiectoria mișcării. În acest caz, numai pozițiile inițiale și finale sunt importante. Cel mai cunoscut exemplu este interacțiunea gravitațională. Dar dacă traiectoria este de asemenea importantă, atunci forța este disipativă (frecare).
În termeni simpli, energia potențială este o oportunitate de a face munca. În consecință, această energie poate fi considerată sub formă de muncă, care trebuie făcută pentru a muta corpul de la un punct la altul. Aceasta este:
Dacă energia potențială este notată ca dP, atunci primim:
O valoare negativă indică faptul că munca se face prin scăderea dP. Pentru funcția cunoscută dP, este posibil să se determine nu numai modulul forței F, ci și vectorul direcției sale.
Schimbarea energiei cinetice este întotdeauna legată de energia potențială. Acest lucru este ușor de înțeles dacă ne reamintim legea conservării energiei sistemului. Valoarea totală a T + dP atunci când se deplasează un organism rămâne întotdeauna neschimbată. Astfel, schimbarea în T apare întotdeauna în paralel cu schimbarea dP, par să curgă unul în altul, transformându-se.
Deoarece energiile cinetice și cele potențiale sunt interdependente, suma lor reprezintă energia totală a sistemului luat în considerare. În ceea ce privește moleculele, este o energie internă și este întotdeauna prezentă, atâta timp cât există cel puțin o mișcare termică și o interacțiune.
La efectuarea calculelor, se alege un cadru de referință și se ia orice moment arbitrar ca fiind cel inițial. Stabiliți cu precizie că valoarea energiei potențiale nu poate fi decât în zona de acțiune a unor astfel de forțe care, atunci când se realizează lucrarea, nu depind de traiectoria deplasării oricărei particule sau a corpului. În fizică, astfel de forțe sunt numite conservatoare. Ele sunt întotdeauna interdependente cu legea conservării energiei totale.
Un punct interesant: într-o situație în care influențele externe sunt minime sau nivelate, orice sistem studiat tinde întotdeauna la o astfel de stare atunci când potențiala sa energie tinde la zero. De exemplu, o minge aruncată atinge limita potențială a energiei în partea superioară a traiectoriei, dar în același moment începe să se miște în jos, transformând energia acumulată în mișcare, în lucrarea care se face. Trebuie remarcat încă o dată că pentru potențiala energie există întotdeauna interacțiunea a cel puțin două corpuri: astfel, în exemplul cu bilele, gravitatea planetei îl influențează. Energia cinetică poate fi calculată individual pentru fiecare corp în mișcare.
Articole similare
-
Energia mea este ca economisirea energiei electrice și a căldurii
-
Oamenii de știință britanici au creat un zmeu pentru energia solară
Trimiteți-le prietenilor: