Кинетична и потенциална енергия

Една от характеристиките на всяка система е нейната кинетична и потенциална енергия. Ако всяка сила F оказва въздействие върху покойното тяло по такъв начин, че последният да влезе в движение, тогава се извършва работата dA. В този случай стойността на кинетичната енергия dT става по-висока, толкова повече се работи. С други думи, можем да напишем равенството:

dA = dT

Като се има предвид пътят dR, преминаващ през тялото и развитата скорост dV, използваме втория Законът на Нютон за захранване:

F = (dV / dt) * m

Важна точка: този закон може да се използва, ако се вземе предвид една инерционна рамка. Изборът на системата влияе върху стойността на енергията. В международното SI система енергията се измерва в джаули (J).

От това следва, че кинетична енергия частица или тяло, характеризиращ се със скоростта на преместване V и маса m, ще бъде:

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

Може да се заключи, че кинетичната енергия се определя от скоростта и масата, всъщност представлява функция на движението.

Кинетичната и потенциалната енергия ни позволяват да опишем състоянието на тялото. Ако първата, както вече беше споменато, е пряко свързана с движението, втората се прилага към системата от взаимодействащи тела. Кинетични и потенциална енергия обикновено се разглеждат като примери, при които силата на свързване на телата е независима от траектория на движение. В този случай са важни само началните и крайните позиции. Най-известният пример е гравитационното взаимодействие. Но ако траекторията е важна, тогава силата е разсейваща (триене).

По-просто казано, потенциалната енергия е възможност да вършите работата. Съответно тази енергия може да се разглежда под формата на работа, която трябва да се направи, за да се премести тялото от една точка в друга. Това е:

dA = A * dR

Ако потенциалната енергия е означена като dP, тогава получаваме:

dA = -dP

Отрицателната стойност показва, че работата се извършва чрез намаляване на dP. За известната функция dP е възможно да се определи не само модула на силата F, но и вектора на нейната посока.

Промяната в кинетичната енергия винаги е свързана с потенциалната енергия. Лесно е да се разбере, ако си спомняте закона за опазване на енергията система. Общата стойност на T + dP при преместване на тялото винаги остава непроменена. Така, промяната в Т винаги се получава успоредно с промяната в dP, те като че ли се вливат един в друг, трансформирайки се.

Тъй като кинетичната и потенциалната енергия са взаимосвързани, тяхната сума представлява общата енергия на разглежданата система. По отношение на молекулите, това е вътрешна енергия и винаги присъства, стига да има поне топлинно движение и взаимодействие.

При извършване на изчисления се избира референтна рамка и всеки произволен момент се взема като първоначален. Точното определяне на стойността на потенциалната енергия може да бъде само в зоната на действие на такива сили, която при извършване на работата не зависи от траекторията на изместване на която и да е частица или тяло. Във физиката такива сили се наричат ​​консервативни. Те винаги са взаимосвързани със закона за опазване на общата енергия.

Интересното е, че в ситуация, в която външните влияния са минимални или изравнени, всяка изследвана система винаги има тенденция към такова състояние, когато нейната потенциална енергия има тенденция към нула. Например, хвърлена топка достига своя потенциален енергиен лимит в горната част на траекторията, но в същия миг започва да се движи надолу, превръщайки натрупаната енергия в движение, в извършената работа. Още веднъж трябва да се отбележи, че за потенциалната енергия винаги има взаимодействие на най-малко две тела: по този начин в примера на топката влиянието й се влияе от тежестта на планетата. Кинетичната енергия може да се изчисли поотделно за всяко движещо се тяло.