Neexistuje žádná definice toho, co je energie, ale víme, že její existence umožňuje práci. Například energie uložená v potravě zajišťuje správné fungování tělesných orgánů člověka. Díky pohonným hmotám se pohybují motorová vozidla. Podobně elektrická energie produkovaná baterií způsobí pohyb elektronů v drátech vedoucích energii.
Když mluvíme o energii, je nesmírně důležité zdůraznit princip úspory energie. Tento princip podle Lavoisiera říká: „V přírodě není nic ztraceno, nic není vytvořeno, všechno je transformováno“.
Abychom obecně ilustrovali energetické přeměny, vezměme v úvahu uvolněnou pružinu (obrázek 1), tj. Pružinu, která není napnutá. Dívej se:
Stlačit pružinu vyžaduje energii. Síla je tedy aplikována na jeden ze svých konců, takže se smršťuje. Říkáme, že působením síly na pružinu je práce hotová. Tato práce odpovídá energii přenesené z člověka na pružinu. Obrázek 2 představuje pružinu již stlačenou a se zámkem na vozíku, který brání jejímu uvolnění.
Stlačená pružina uchovává energii. Tato energie se však může projevit pouze odstraněním zámku z vozíku. Energie uložená na jaře se nazývá elastická potenciální energie. Potenciál, protože se může projevit, a elastický, protože je v deformovaném elastickém těle.
Při pohledu na obrázek 3 si nyní všimneme, že se vozík uvolnil. Když byl zámek odstraněn, projevila se potenciální energie, která byla uložena na jaře, což způsobilo, že vozík získal pohyb. Opět máme práci hotovou. Nyní tato práce odpovídá energii přenesené z pružiny do vozíku. Energie, kterou vozík získal, se nazývá kinetická energie.
Kinetická energie: je to energie, která souvisí s pohybem těl.
Potenciální energie (gravitační, elastická, elektrická atd.): je to energie, kterou tělo má ve vztahu ke konkrétní poloze, kterou zaujímá.
Při absenci tření je zachována celková mechanická energie systému, pouze s transformací potenciální energie na energii kinetickou a naopak. Dívej se:
Amec= ANDC + AP
Je velmi důležité objasnit, že práce a formy energie jsou skalární veličiny.
práce síly
Práce je míra energie, která se přenáší na tělo v důsledku působení síly podél posunutí. Ve fyzice je práce obvykle reprezentována písmenem W (které pochází z anglického díla) nebo častěji řeckým písmenem tau
.Pro výpočet práce síly je důležité zdůraznit, že to může být:
Práce konstantní síly rovnoběžné s posunem: se vypočítá, když máte sílu aplikovanou ve stejném směru jako posunutí. Lze jej vypočítat takto:
Vzhledem k tomu, že úhel mezi silou a posunem je nulový, činí kosinus tohoto úhlu rovný 1, takže výraz je ekvivalentní:
Kde D je posunutí těla.
Práce konstantní síly a ne rovnoběžná s posunem:
Když použijeme konstantní sílu a ne paralelní, jako ve výše uvedeném schématu, vypočítáme práci následujícím způsobem:
Kde? je to úhel mezi silou a posunem těla.
V SI (International System of Units) je práce uvedena v joulech, což je reprezentováno písmenem (J) a síla se udává v newtonech (N). Tato jednotka je pojmenována podle britského fyzika Jamese Prescotta Joule. V systému CGS je jednotkou práce erg = dyne x centimetr.
Autor: Marco Aurélio da Silva
Tým brazilské školy