/ / Kinetická a potenciální energie

Kinetická a potenciální energie

Jednou z vlastností každého systému je jehokinetické 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

Vzhledem k cestě dR procházející tělem a vyvinuté rychlosti dV používáme Newtonovu druhou normu pro sílu:

F = (dV / dt) * m

Důležité místo: Tento zákon lze použít, jestliže se provádí inerciální referenční rámec. Volba systému ovlivňuje hodnotu energie. V mezinárodním systému SI se měří energie v joulech (J).

Z toho vyplývá, že kinetická energie částice nebo těla, charakterizovaná rychlostí posunu V a hmotností m, je:

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 dovolípopište stav těla. Pokud první, jak již bylo zmíněno, přímo souvisí s pohybem, druhý je aplikován na systém interaktivních těles. Kinetická a potenciální energie jsou obvykle zvažovány například v případech, kdy síla spojující tělesa nezávisí na trajektorii 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 energieje 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 známé funkce dP je možné stanovit ne pouze jednotku síly F, ale také vektor jeho směru.

Změna kinetické energie je vždy spojenapotenciálu. To je snadné pochopit, pokud si vzpomeneme na 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.

Od kinetické a potenciální energiejsou vzájemně propojeny, jejich součtem je celková energie sledovaného systému. Pokud jde o molekuly, je to vnitřní energie a je vždy přítomna, pokud existuje alespoň tepelné pohyby a interakce.

Při provádění výpočtů je vybrán systéma jakýkoliv libovolný okamžik přijatý jako počáteční. 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.

Zajímavý moment: v situaci, kdy vnější vlivy jsou minimální nebo vyrovnané, každý studovaný systém má vždy tendenci k takovému stavu, když jeho potenciální energie má tendenci nulovat. Například míč hodený do horní hranice trajektorie dosáhne svého potenciálního energetického limitu, ale ve stejném okamžiku se začne pohybovat směrem dolů, přeměnou nahromaděnou energii na pohyb, na vykonanou práci. Ještě jednou je třeba poznamenat, že pro potenciální energii existuje vždy interakce alespoň dvou těles: tak v příkladu koulí ovlivňuje gravitace planety. Kinetickou energii lze vypočítat jednotlivě pro každé pohyblivé tělo.

Přečtěte si více: