Kinetische en potentiële energie
Een van de kenmerken van elk systeem is hetkinetische en potentiële energie. Als enige kracht F een effect uitoefent op het rustende lichaam op een zodanige wijze dat deze in beweging komt, dan vindt het werk dA plaats. In dit geval wordt de waarde van de kinetische energie dT hoger naarmate er meer wordt gedaan. Met andere woorden, we kunnen de gelijkheid schrijven:
dA = dT
Gegeven het pad dR doorkruist door het lichaam, en de ontwikkelde snelheid dV, gebruiken we de tweede wet van Newton voor de kracht:
F = (dV / dt) * m
Belangrijk punt: Deze wet kan worden gebruikt als een inertiaal referentiekader wordt gebruikt. De keuze van het systeem heeft invloed op de waarde van energie. In het internationale SI-systeem wordt energie gemeten in joules (J).
Hieruit volgt dat de kinetische energie van een deeltje of lichaam, gekenmerkt door een snelheid van verplaatsing V en massa m, is:
T = ((V * V) * m) / 2
Er kan worden geconcludeerd dat de kinetische energie wordt bepaald door de snelheid en massa, in feite een functie van beweging representerend.
Kinetische en potentiële energie toestaanbeschrijf de staat van het lichaam. Als de eerste, zoals eerder vermeld, direct verband houdt met de beweging, wordt de tweede toegepast op het systeem van interagerende lichamen. Kinetische en potentiële energie worden meestal beschouwd als voorbeelden wanneer de kracht die de lichamen verbindt niet afhankelijk is van het bewegingspad. In dit geval zijn alleen de begin- en eindposities belangrijk. Het bekendste voorbeeld is de gravitationele interactie. Maar als het traject ook belangrijk is, dan is de kracht dissipatief (wrijving).
In eenvoudige bewoordingen de potentiële energieis een kans om het werk te doen. Dienovereenkomstig kan deze energie worden beschouwd in de vorm van werk, wat moet worden gedaan om het lichaam van het ene punt naar het andere te brengen. Dat is:
dA = A * dR
Als de potentiële energie wordt aangeduid als dP, krijgen we:
dA = -dP
Een negatieve waarde geeft aan dat het werk wordt gedaan door dP te verlagen. Voor de bekende functie dP is het mogelijk niet alleen de modulus van de kracht F te bepalen, maar ook de vector van zijn richting.
De verandering in kinetische energie wordt altijd geassocieerd metpotentieel. Dit is gemakkelijk te begrijpen als we terugdenken aan de wet van behoud van de energie van het systeem. De totale waarde van T + dP bij het verplaatsen van een lichaam blijft altijd ongewijzigd. Dus de verandering in T gebeurt altijd parallel met de verandering in dP, ze lijken in elkaar over te vloeien, transformerend.
Sinds de kinetische en potentiële energieaan elkaar gerelateerd zijn, is hun som de totale energie van het beschouwde systeem. Wat moleculen betreft, het is een interne energie en is altijd aanwezig, zolang er maar een thermische beweging en interactie is.
Bij het uitvoeren van berekeningen is het systeem geselecteerden elk willekeurig moment als eerste. Bepaal nauwkeurig de waarde van de potentiële energie kan alleen in de zone van actie van dergelijke krachten die, wanneer het werk wordt gedaan, niet afhankelijk zijn van het traject van de verplaatsing van een deeltje of lichaam. In de natuurkunde worden dergelijke krachten conservatief genoemd. Ze houden altijd verband met de wet van behoud van totale energie.
Interessant moment: in een situatie waar externe invloeden minimaal of gelijk zijn, neigt een bestudeerd systeem altijd naar een dergelijke toestand wanneer de potentiële energie ervan neigt tot nul. Een gegooide bal bereikt bijvoorbeeld zijn potentiële energielimiet aan de bovenkant van het traject, maar op hetzelfde moment begint hij naar beneden te bewegen, de geaccumuleerde energie omzet in beweging, in het uitgevoerde werk. Er moet nogmaals worden opgemerkt dat er voor potentiële energie altijd interactie is van ten minste twee lichamen: dus, in het voorbeeld van de bal, beïnvloedt de zwaartekracht van de planeet dit. De kinetische energie kan voor elk bewegend lichaam individueel worden berekend.
