אין הגדרה מהי אנרגיה, אך אנו יודעים כי קיומה מאפשר עבודה. האנרגיה המאוחסנת במזון, למשל, גורמת לאיברי גופו של האדם לתפקד כראוי. דלקים גורמים לרכבים מנועים לנוע. כמו כן, האנרגיה החשמלית שמייצרת הסוללה גורמת לאלקטרונים בחוטים המוליכים לאנרגיה לנוע.
כשמדברים על אנרגיה, חשוב ביותר להדגיש את עקרון שימור האנרגיה. עיקרון שלדברי לבואזיה אומר: "בטבע שום דבר לא אבוד, שום דבר לא נוצר, הכל הופך".
על מנת להדגים המרות אנרגיה באופן כללי, הבה נבחן קפיץ נינוח (איור 1), כלומר קפיץ שאינו נמתח. תראה:
כדי לדחוס את הקפיץ נדרשת אנרגיה. לפיכך, כוח מופעל על אחד מקצותיו, כך שהוא מתכווץ. אנו אומרים שעל ידי הפעלת כוח למעיין נעשית עבודה. עבודה זו תואמת את האנרגיה המועברת מהאדם למעיין. איור 2 מייצג את הקפיץ שכבר דחוס ועם נעילה על העגלה, ומונע את שחרורו.
המעיין הדחוס אוגר אנרגיה. אולם אנרגיה זו יכולה לבוא לידי ביטוי רק על ידי הוצאת המנעול מהעגלה. האנרגיה המאוחסנת באביב נקראת אנרגיה פוטנציאלית אלסטית. פוטנציאל מכיוון שהוא יכול להתבטא וגמיש כי הוא נמצא בגוף אלסטי מעוות.
כעת, כשמסתכלים על איור 3, אנו מבחינים שהעגלה שחררה את עצמה. עם הוצאת המנעול התבטאה האנרגיה הפוטנציאלית שאוחסנה באביב וגרמה לעגלה לרכוש תנועה. שוב עשינו את העבודה. כעת עבודה זו מתאימה לאנרגיה המועברת מהקפיץ לעגלה. האנרגיה שרכשה העגלה נקראת אנרגיה קינטית.
אנרגיה קינטית: האנרגיה קשורה לתנועת גופים.
אנרגיה פוטנציאלית (כוח משיכה, אלסטי, חשמל וכו '): זו האנרגיה שיש לגוף ביחס למיקום המסוים שהוא תופס.
בהיעדר חיכוך נשמרת האנרגיה המכנית הכוללת של מערכת, רק עם הפיכת האנרגיה הפוטנציאלית לאנרגיה קינטית ולהיפך. תראה:
ANDמק= ANDç + ANDפ
יש חשיבות רבה להבהיר כי עבודה וצורות אנרגיה הן כמויות סקלריות.
עבודה של כוח
עבודה היא מדד האנרגיה המועברת לגוף, עקב הפעלת כוח לאורך תזוזה. בפיזיקה, העבודה מיוצגת בדרך כלל על ידי W (שמקורה ביצירה האנגלית) או בדרך כלל האות היוונית tau
.כדי לחשב את עבודתו של כוח, חשוב להדגיש שהוא יכול להיות:
עבודה של כוח קבוע במקביל לתזוזה: מחושב כאשר יש לך את הכוח המופעל באותו כיוון כמו העקירה. ניתן לחשב זאת באופן הבא:
מכיוון שהזווית בין הכוח לתזוזה היא אפס, זה הופך את הקוסינוס של זווית זו לשווה ל -1, מה שהופך את הביטוי לשווה ערך ל:
היכן ש- D היא העקירה מהגוף.
עבודה של כוח קבוע ולא מקביל לתזוזה:
כאשר יש לנו הפעלת כוח קבוע ולא מקביל, כמו בתכנית לעיל, אנו מחשבים את העבודה באופן הבא:
איפה? זו הזווית שנוצרת בין הכוח לתזוזה שסובל מהגוף.
ב- SI (מערכת היחידות הבינלאומית) העבודה ניתנת בג'ולה, המיוצגת על ידי האות (י) והכוח ניתן בניוטון (נ). יחידה זו נקראת על שם הפיזיקאי הבריטי ג'יימס פרסקוט ג'ול. במערכת CGS, יחידת העבודה היא erg = dyne x centimeter.
מאת מרקו אורליו דה סילבה
צוות בית הספר בברזיל