Nincs meghatározva, hogy mi az energia, de tudjuk, hogy létezése lehetővé teszi a munkát. Az élelmiszerekben tárolt energia például az ember testszerveit megfelelő működésre készteti. Az üzemanyagok mozgásra késztetik a gépjárműveket. Hasonlóképpen, az akkumulátor által termelt elektromos energia mozgatására készteti az energiát vezető vezetékekben lévő elektronokat.
Az energiáról beszélve rendkívül fontos hangsúlyozni az energiatakarékosság elvét. Ez az elv Lavoisier szerint ezt mondja: „A természetben semmi sem veszik el, semmi nem jön létre, minden átalakul”.
Az energiaátalakítások példájának szemléltetése érdekében vegyünk egy laza rugót (1. ábra), vagyis egy nem rugót. Néz:
A rugó összenyomásához energiára van szükség. Így az egyik végére erő hat, így összehúzódik. Azt mondjuk, hogy a rugóra erő alkalmazásával a munka megtörténik. Ez a munka megfelel az energiának, amelyet a személy átad a rugónak. A 2. ábra a már összenyomott rugót ábrázolja, amelynek zárja van a szekéren, megakadályozva annak kioldását.
A sűrített rugó energiát tárol. Ez az energia azonban csak akkor nyilvánulhat meg, ha eltávolítjuk a zárat a kocsiról. A tavasszal tárolt energiát Rugalmas Potenciális Energiának hívjuk. Potenciális, mert megnyilvánulhat és rugalmas, mert deformált rugalmas testben van.
Most a 3. ábrát nézve észrevesszük, hogy a kocsi kiszabadult. A zár eltávolításakor megnyilvánult a rugóban tárolt potenciális energia, ami a szekér mozgását eredményezte. Ismét elvégezzük a munkát. Most ez a munka megfelel a rugóból a kocsira átvitt energiának. A kocsi által megszerzett energiát Kinetikus Energiának hívják.
Kinetikus energia: a testek mozgásával kapcsolatos energia.
Potenciális energia (gravitációs, rugalmas, elektromos stb.): ez az az energia, amelyet a test a saját elfoglalt helyzetéhez viszonyítva birtokol.
Súrlódás hiányában a rendszer teljes mechanikai energiája megmarad, csak a potenciális energia átalakul kinetikus energiává és fordítva. Néz:
ÉSmec= ÉSç + ÉSP
Nagyon fontos annak egyértelművé tétele, hogy a munka és az energiaformák skaláris mennyiségek.
erő munkája
A munka annak az energiának a mértéke, amelyet a testbe továbbítanak, az erő elmozdulása mentén. A fizikában a munkát általában W (amely az angol műből származik) vagy gyakrabban a görög tau betű képviseli
.Az erő munkájának kiszámításához fontos hangsúlyozni, hogy ez lehet:
Az elmozdulással párhuzamos állandó erő munkája: akkor kerül kiszámításra, ha az erőt ugyanabba az irányba alkalmazzák, mint az elmozdulást. A következőképpen számítható:
Mivel az erő és az elmozdulás közötti szög nulla, ennek a szögnek a koszinuszát 1-gyé teszi, ezzel egyenértékűvé téve a kifejezést:
Ahol D a test által elszenvedett elmozdulás.
Állandó erő és nem az elmozdulással párhuzamos munka:
Amikor állandó erő alkalmazását alkalmazzuk, és nem párhuzamosan, mint a fenti sémában, a következőképpen számoljuk ki a munkát:
Hol? ez az erő és a test által elszenvedett elmozdulás között kialakult szög.
Az SI-ben (Nemzetközi Egységrendszer) a munkát joule-ban adják meg, amelyet a (J) és az erő newtonban van megadva (N). Ez az egység James Prescott Joule brit fizikusról kapta a nevét. A CGS rendszerben a munka egysége erg = dyne x centiméter.
Írta: Marco Aurélio da Silva
Brazil iskolai csapat