Vprašanje # 50cb6

Odgovor:

Energija je količina, ki pove, koliko dela lahko opravi objekt s to energijo.

Pojasnilo:

Fizično gledano je energijo mogoče opredeliti v smislu maksimalnega obsega dela, ki ga je mogoče opraviti. Da bi to bolj natančno razložili, najprej razmislimo o pojmu dela. O klasični fiziki bom govoril samo tukaj.

V klasični fiziki gibanje predmetov ureja Newtonov drugi zakon # vecF = mveca #, kje # vecF # je sila, # m # maso predmetov in # veca # pospeši pospešek. To pomeni, da je sila nekaj, kar spreminja način premikanja predmeta.

Seveda lahko spreminjamo silo, ki jo delujemo na delce skozi čas, ali bolje, skozi pot, ki jo potrebujemo. Zato definiramo količino, ki jo imenujemo delo, (# W #), z naslednjim izrazom # W = intvecF * dvecs #. Tukaj # dvecs = vecvdt # vektor, usmerjen vzdolž poti, da delček poteka sorazmerno s hitrostjo delca. Ko je pot ravna in sila v isti smeri kot pot, se to zmanjša na # W = FDeltas #.

Čeprav smo to delo definirali glede na pot, po kateri deluje sila, lahko ugotovimo, da je delo, ki je potrebno za spremembo stanja delca iz ene v drugo (na primer sprememba hitrosti delca), odvisno samo od tega. začetni in končni situaciji. Da bi to videli, smo izdelali integral z drugim zakonom Newtona.

# W = intvecF * dvecs = intmveca * vecvdt = m int (d ^ 2vecs) / dt ^ 2 * (dvecs) / dtdt #

Zdaj uporabljamo # d / dt (v ^ 2) = d / dt ((dvecs) / dt * (dvecs) / dt) = 2 (d ^ 2vecs) / dt ^ 2 * (dvecs) / dt # prek pravila o izdelku # W = m / 2intd / dt (v ^ 2) dt = m / 2 v ^ 2 _ "na začetku" ^ "končno" = m / 2 (v_f ^ 2-v_i ^ 2) #.

Torej moramo vedeti samo začetne in končne hitrosti in maso, da bi izvedeli delo.

Zdaj definiramo nekaj, kar imenujemo kinetična energija objekta #E_ "kin" = m / 2v ^ 2 #, Torej # W = DeltaE_ "rod" #. Upoštevajte, da # W # so lahko negativni ali pozitivni. Če # W # je pozitivno, rečemo, da je bilo delo opravljeno na objektu, če je negativno, pravimo, da je objekt opravil delo. Od # v ^ 2> 0 #, največja količina dela, ki ga lahko premikajoči objekt opravi, je podana s kinetično energijo.

Do sedaj smo govorili le o premikajočih se delcih, vendar obstaja še veliko drugih stvari, kjer vidimo to količino dela, pomislimo na kompresijo plinskega, električnega in magnetnega polja. Na splošno pa je mogoče predmetu dodeliti vrednost, ki se spremeni, ko se delo izvaja. Torej, ko lahko nekako zapišemo izraz za vrednost # E # za objekt, ki se spremeni, ko objekt izvaja delo prek # W = DeltaE #, in kdaj # E = 0 # objekt ne more opravljati dela, to vrednost imenujemo energija.