Kinetická a potenciální energie

Jednou z vlastností každého systému je jeho kinetická a potenciální energie. Pokud nějaká síla F působí na opěrné tělo takovým způsobem, že se tato síla uvede do pohybu, vykoná se práce dA. V takovém případě se hodnota kinetické energie dT zvýší, tím více práce se provede. Jinými slovy, můžeme napsat rovnost:

dA = dT

Vezmeme-li v úvahu cestu dR procházející tělem a vyvinutou rychlost dV, použijeme druhou Newtonův zákon pro napájení:

F = (dV / dt) * m

Důležitý bod: tento zákon lze použít, jestliže se provádí inerciální referenční rámec. Volba systému ovlivňuje hodnotu energie. V mezinárodním měřítku SI systém energie se měří v joulech (J).

Z toho vyplývá kinetické energie částice nebo tělo, vyznačující se rychlostí posunu V a hmotností m, bude:

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

Lze konstatovat, že kinetická energie je určována rychlostí a hmotností, což ve skutečnosti představuje funkci pohybu.

Kinetická a potenciální energie nám umožňují popsat stav těla. Pokud první, jak již bylo zmíněno, přímo souvisí s pohybem, druhý je aplikován na systém interaktivních těles. Kinetic a potenciální energie jsou obvykle považovány za příklady, kdy je síla vázající těla nezávislá trajektorie pohybu. V takovém případě jsou důležité pouze počáteční a konečné pozice. Nejslavnějším příkladem je gravitační interakce. Ale pokud je trajektorie také důležitá, pak síla je disipativní (tření).

Jednoduše řečeno, potenciální energie je příležitostí k práci. Proto může být tato energie považována za práci, kterou je třeba udělat pro pohyb těla z jednoho místa do druhého. To znamená:

dA = A * dR

Pokud je potenciální energie označena jako dP, dostaneme:

dA = -dP

Záporná hodnota naznačuje, že práce se provádí snížením hodnoty dP. Pro známou funkci dP je možné určit nejen modul síly F, ale i vektor jejího směru.

Změna kinetické energie je vždy spojena s potenciální energií. Je snadné pochopit, pokud si vzpomenete zákon o zachování energie systému. Celková hodnota T + dP při pohybu těla zůstává vždy nezměněna. Takže změna v T vždy nastává paralelně se změnou v dP, zdá se, že do sebe proudí a transformuje se.

Vzhledem k tomu, že kinetická a potenciální energie jsou vzájemně propojeny, jejich součet představuje celkovou energii zvažovaného systému. Pokud jde o molekuly, je to vnitřní energie a je vždy přítomen, pokud existuje alespoň tepelný pohyb a vzájemné ovlivňování.

Při provádění výpočtů je zvolen referenční rámec a libovolný libovolný okamžik jako výchozí. Přesně určit, že hodnota potenciální energie může být pouze v zóně působení takových sil, že když se práce děje, nezávisí na trajektorii posunutí jakékoliv částice nebo těla. Ve fyzice se takové síly nazývají konzervativní. Jsou vždy vzájemně propojeny se zákonem o zachování celkové energie.

Zajímavostí: v situaci, kdy vnější vlivy jsou minimální nebo kompenzovat, a to buď systém v zkoumání se vždy snaží pro tento stav jeho, kdy jeho potenciální energie má tendenci k nule. Například hodil míč dosáhne hranice své potenciální energie v horním bodě trajektorie, ale ve stejném okamžiku se začne pohybovat dolů, transformuje nahromaděnou energii do pohybu do prací. Je třeba znovu zdůraznit, že potenciální energie je vždy k interakci alespoň dvou těles: například, v tomto příkladu s míčem na to má vliv na závažnost planety. Kinetickou energii lze vypočítat jednotlivě pro každé pohyblivé tělo.