Der er ingen definition af, hvad energi er, men vi ved, at dens eksistens muliggør arbejde. Den energi, der er lagret i mad, får for eksempel en persons kropsorganer til at fungere ordentligt. Brændstoffer får motorkøretøjer til at bevæge sig. Ligeledes får den elektriske energi, der produceres af batteriet, elektronerne i de ledende ledninger til at bevæge sig rundt.
Når vi taler om energi, er det ekstremt vigtigt at understrege energibesparelsesprincippet. Dette princip siger ifølge Lavoisier: ”I naturen går intet tabt, intet skabes, alt transformeres”.
For at eksemplificere energiomdannelser generelt, lad os overveje en afslappet fjeder (figur 1), det vil sige en fjeder, der ikke er strakt. Se:
For at komprimere fjederen kræves energi. Således påføres en kraft i den ene af dens ender, så den trækker sig sammen. Vi siger, at ved at anvende kraft på foråret, arbejdes der. Dette arbejde svarer til den energi, der overføres fra personen til foråret. Figur 2 repræsenterer fjederen, der allerede er komprimeret og med en lås på vognen, hvilket forhindrer den i at blive frigivet.
Den komprimerede fjeder lagrer energi. Denne energi kan imidlertid kun manifesteres ved at fjerne låsen fra vognen. Den energi, der er lagret om foråret, kaldes Elastic Potential Energy. Potentielt, fordi det kan manifestere sig og elastisk, fordi det er i et deformeret elastisk legeme.
Ser vi på figur 3, bemærker vi, at vognen har frigjort sig. Da låsen blev fjernet, manifesterede den potentielle energi, der blev lagret i foråret, hvilket fik vognen til at erhverve bevægelse. Igen har vi gjort arbejdet. Nu svarer dette arbejde til den energi, der overføres fra fjederen til vognen. Den energi, vognen har erhvervet, kaldes kinetisk energi.
Kinetisk energi: det er energien, der er relateret til kroppens bevægelse.
Potentiel energi (tyngdekraft, elastisk, elektrisk osv.): det er den energi et legeme har i forhold til den særlige position, det indtager.
I mangel af friktion bevares den samlede mekaniske energi i et system med kun omdannelsen af potentiel energi til kinetisk energi og omvendt. Se:
OGmec= OGç + OGP
Det er meget vigtigt at gøre det klart, at arbejde og energiformer er skalære størrelser.
arbejde af en styrke
Arbejde er et mål for den energi, der overføres til et legeme på grund af påføring af en kraft langs en forskydning. I fysik er arbejde normalt repræsenteret af W (som kommer fra det engelske arbejde) eller mere almindeligt det græske bogstav tau
.For at beregne en styrkes arbejde er det vigtigt at understrege, at det kan være:
Arbejde med en konstant kraft parallel med forskydning: beregnes, når du får kraften tilført i samme retning som forskydningen. Det kan beregnes som følger:
Stop ikke nu... Der er mere efter reklamen;)
Da vinklen mellem kraften og forskydningen er nul, gør den cosinus af denne vinkel lig med 1, hvilket gør udtrykket svarende til:
Hvor D er forskydningen, som kroppen lider af.
Arbejde med en konstant kraft og ikke parallelt med forskydningen:
Når vi anvender konstant kraft og ikke parallel, som i ovenstående skema, beregner vi arbejdet som følger:
Hvor? det er den vinkel, der dannes mellem kraften og forskydningen, som kroppen lider af.
I SI (International System of Units) gives arbejde i joule, som er repræsenteret af brevet (J) og styrken er givet i newton (N). Denne enhed er opkaldt efter den britiske fysiker James Prescott Joule. I CGS-systemet er arbejdsenheden erg = dyne x centimeter.
Af Marco Aurélio da Silva
Brazil School Team
Vil du henvise til denne tekst i et skole- eller akademisk arbejde? Se:
SILVA, Domitiano Correa Marques da. "Energi og arbejde af en styrke"; Brasilien skole. Tilgængelig i: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/trabalho.htm. Adgang til 27. juni 2021.
