Kinetiese en potensiële energie

Een van die eienskappe van enige stelsel is die kinetiese en potensiële energie. As 'n krag F 'n effek op die rusliggaam op so 'n manier uitoefen dat laasgenoemde in werking tree, vind die werk dA plaas. In hierdie geval word die waarde van die kinetiese energie dT hoër hoe meer werk gedoen word. Met ander woorde, ons kan die gelykheid skryf:

DA = dT

Gegewe die pad dR wat deur die liggaam oorgedra word, en die ontwikkelde snelheid dV, gebruik ons Newton se tweede wet vir die krag:

F = (dV / dt) * m

'N Belangrike punt: hierdie wet kan gebruik word indien 'n traagheidsraamwerk geneem word. Die keuse van die stelsel beïnvloed die waarde van energie. In die internasionale SI-stelsel word energie gemeet in joules (J).

Dit volg dat die kinetiese energie van 'n deeltjie of liggaam, gekenmerk deur 'n snelheid van verplasing V en massa m, is:

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

Daar kan afgelei word dat die kinetiese energie bepaal word deur die spoed en massa, wat eintlik 'n funksie van beweging verteenwoordig.

Kinetiese en potensiële energie laat ons toe om die toestand van die liggaam te beskryf. As die eerste, soos reeds genoem, direk verband hou met die beweging, word die tweede toegepas op die stelsel van interaksie-liggame. Kinetiese en potensiële energie word gewoonlik oorweeg vir voorbeelde, wanneer die krag wat die liggame verbind, nie afhanklik is van die bewegingsbaan nie. In hierdie geval is slegs die aanvanklike en finale posisies belangrik. Die bekendste voorbeeld is die gravitasie-interaksie. Maar as die trajek ook belangrik is, dan is die krag dissipatief (wrywing).

In eenvoudige terme is die potensiële energie 'n geleentheid om die werk te doen. Gevolglik kan hierdie energie in die vorm van werk oorweeg word, wat gedoen moet word om die liggaam van een punt na die ander te beweeg. Dit is:

DA = A * dR

As die potensiële energie as dP aangedui word, kry ons:

DA = -dP

'N Negatiewe waarde dui aan dat die werk gedoen word deur dP te verminder. Vir die bekende funksie dP is dit moontlik om nie net die modulus van die krag F te bepaal nie, maar ook die vektor van sy rigting.

Die verandering in kinetiese energie is altyd gekoppel aan die potensiële energie. Dit is maklik om te verstaan as ons die wet van behoud van die energie van die stelsel herinner. Die totale waarde van T + dP wanneer die liggaam beweeg word, bly onveranderd. Dus, die verandering in T kom altyd in parallel met die verandering in dP, dit lyk asof hulle in mekaar vloei, transformeer.

Aangesien die kinetiese en potensiële energieë onderling verband hou, is hulle som die totale energie van die stelsel wat oorweeg word. Wat molekules betref, is dit 'n interne energie en is dit altyd teenwoordig, solank daar ten minste termiese beweging en interaksie is.

By die uitvoer van berekeninge word die verwysingsraamwerk gekies en enige willekeurige oomblik as die eerste een geneem. Presies bepaal die waarde van die potensiële energie kan slegs in die sone van werking van sulke kragte wees, dat wanneer die werk gedoen word, nie afhang van die trajek van die verplasing van enige deeltjie of liggaam nie. In fisika word sulke kragte konserwatief genoem. Hulle hou altyd verband met die wet van behoud van totale energie.

'N Interessante punt: In 'n situasie waar eksterne invloede minimaal of gelykvormig is, studeer enige stelsel wat bestudeer word, tot so 'n toestand as die potensiële energie geneig is tot nul. Byvoorbeeld, 'n gegooi bal bereik sy potensiële energiegrens op die boonste punt van die baan, maar op dieselfde oomblik begin dit afwaarts beweeg, die opgehoopte energie omskep, in die werk wat gedoen word. Dit moet weer opgemerk word dat daar vir potensiële energie altyd 'n interaksie is tussen minstens twee liggame: byvoorbeeld, in die balvoorbeeld, beïnvloed die swaartekrag van die planeet dit. Die kinetiese energie kan individueel bereken word vir elke bewegende liggaam.