Otázka # 50cb6

Odpovědět:

Energie je množství, které říká, kolik práce může objekt s touto energií provádět.

Vysvětlení:

Fyzicky řečeno, energie může být definována z hlediska maximálního množství práce, kterou lze provést. Abychom to podrobněji vysvětlili, pojďme nejdříve přemýšlet o pojmu práce. Hovořím zde jen o klasické fyzice.

V klasické fyzice se pohyb objektů řídí Newtonovým druhým zákonem # vecF = mveca #, kde # vecF # je síla, # m # hmota předmětů a # veca # zrychlení obezity. To znamená, že síla je něco, co mění způsob, jakým se objekt pohybuje.

Samozřejmě můžeme měnit sílu, kterou působíme na částici časem, nebo spíše cestou, kterou potřebujeme. Proto definujeme množství, které nazýváme prací,# W #) následujícím výrazem # W = intvecF * dvecs #. Tady # dvecs = vecvdt # vektor směřující podél cesty, že částice je úměrná rychlosti částic. Když je cesta přímá a síla ve stejném směru jako dráha, snižuje se na # W = FDeltas #.

I když jsme tuto práci definovali jako cestu, po které síla působí, můžeme zjistit, že práce potřebná ke změně stavu částice z jednoho na druhého (například změna rychlosti částice) je závislá pouze o počáteční a konečné situaci. Abychom to mohli vidět, jednoduše se zabýváme integrálem pomocí Newtonova druhého zákona.

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

Teď používáme # d / dt (v ^ 2) = d / dt ((dvecs) / dt * (dvecs) / dt) = 2 (d ^ 2vecs) / dt ^ 2 * (dvecs) / dt # prostřednictvím pravidla produktu, tak # W = m / 2td / dt (v ^ 2) dt = m / 2 v ^ 2 _ "zpočátku" ^ "konečně = m / 2 (v_f ^ 2-v_i ^ 2) #.

Takže skutečně potřebujeme znát pouze počáteční a konečnou rychlost a hmotnost, která má práci znát.

Nyní definujeme něco, co se nazývá kinetická energie objektu #E_ "kin" = m / 2v ^ 2 #, tak # W = DeltaE_ "kin" #. Všimněte si, že # W # může být negativní nebo pozitivní. Li # W # je pozitivní, říkáme, že práce byla provedena na objektu, pokud je negativní, říkáme, že objekt provedl práci. Od té doby # v ^ 2> 0 #, maximální množství práce, kterou může pohybující se objekt vykonat, je dáno jeho kinetickou energií.

Doposud jsme mluvili pouze o pohybujících se částicích, ale existuje mnoho dalších věcí, kde vidíme toto množství práce, přemýšlíme o stlačování plynových, elektrických a magnetických polí. Obecně je však možné přiřadit hodnotu objektu, který se změní při provádění práce. Takže když můžeme nějak zapsat výraz pro hodnotu #E# pro objekt, který se změní, když objekt provádí práci přes # W = DeltaE #, a kdy # E = 0 # objekt nemůže vykonávat práci, tuto hodnotu nazýváme energií.