Kinetička i potencijalna energija
Jedna od karakteristika bilo kojeg sustava je njegovakinetička i potencijalna energija. Ako bilo koja sila F djeluje na tijelo mirovanja na takav način da potonji nastavi, tada se odvija rad dA. U ovom slučaju vrijednost kinetičke energije dT postaje veća što je više posla učinjeno. Drugim riječima, možemo napisati jednakost:
dA = dT
S obzirom na put dR preko tijela, i razvijenu brzinu dV, koristimo Newtonov drugi zakon za silu:
F = (dV / dt) * m
Važna točka: Ovaj se zakon može koristiti ako se uzme inercijalni okvir referencije. Izbor sustava utječe na vrijednost energije. U međunarodnom SI sustavu, energija se mjeri u joulama (J).
Slijedi da kinetička energija čestice ili tijela, karakterizirana brzinom pomaka V i mase m, je:
T = ((V * V) * m) / 2
Može se zaključiti da je kinetička energija određena brzinom i masom, što zapravo predstavlja funkciju gibanja.
Kinetička i potencijalna energija dopuštajuopišite stanje tijela. Ako je prvi, kao što je već spomenuto, izravno povezan s pokretom, drugi se primjenjuje na sustav međusobno povezanih tijela. Kinetička i potencijalna energija se obično smatra primjerima kada sila koja povezuje tijela ne ovisi o putanju gibanja. U ovom slučaju samo su početna i konačna pozicija važna. Najpoznatiji primjer je gravitacijska interakcija. Ali ako je i putanja važna, onda je sila disipativna (trenje).
Jednostavno rečeno, potencijalna energijaje prilika za obavljanje posla. Prema tome, ta se energija može smatrati u obliku rada, što se mora učiniti kako bi tijelo pomaklo s jedne točke u drugu. To je:
dA = A * dR
Ako je potencijalna energija označena kao dP, dobivamo:
dA = -dP
Negativna vrijednost ukazuje na to da se rad obavlja smanjenjem dP. Za poznatu funkciju dP, moguće je odrediti ne samo modul sile F, već i vektor njenog smjera.
Promjena kinetičke energije uvijek je povezanapotencijal. To je lako razumjeti ako se prisjetimo zakona o očuvanju energije sustava. Ukupna vrijednost T + dP pri pomicanju tijela uvijek ostaje nepromijenjena. Dakle, promjena u T uvijek se događa paralelno s promjenom u dP, čini se da teče jedna u drugu, transformirajući se.
Od kinetičke i potencijalne energijemeđusobno su povezani, njihov je zbroj ukupna energija sustava koji se razmatra. Što se tiče molekula, to je unutarnja energija i uvijek je prisutna, sve dok postoji barem toplinski pokret i interakcija.
Prilikom izvođenja proračuna odabran je sustavi bilo kakav proizvoljan trenutak koji se uzima kao početni. Precizno odrediti vrijednost potencijalne energije može biti samo u području djelovanja takvih sila koje, kada se radi, ne ovise o putanju pomaka bilo koje čestice ili tijela. U fizici se takve sile nazivaju konzervativno. Uvijek su povezani sa zakonom očuvanja ukupne energije.
Zanimljiv trenutak: u situaciji u kojoj su vanjski utjecaji minimalni ili izravnani, svaki sustav koji se proučava uvijek je sklon takvom stanju kada njegova potencijalna energija nestaje. Na primjer, bačena kugla doseže svoju potencijalnu granicu energije na vrhu putanje, ali istodobno počinje kretati prema dolje, pretvarajući akumuliranu energiju u pokret, u izvršeni rad. Treba još jednom primijetiti da za potencijalnu energiju uvijek postoji interakcija najmanje dva tijela: tako, u primjeru kugle, gravitacija planeta utječe na to. Kinetička energija može se izračunati pojedinačno za svako pokretno tijelo.
