Nav definīcijas par to, kas ir enerģija, bet mēs zinām, ka tās esamība padara darbu iespējamu. Piemēram, pārtikā uzkrātā enerģija liek cilvēka ķermeņa orgāniem pareizi darboties. Degviela liek pārvietoties mehāniskajiem transportlīdzekļiem. Tāpat akumulatora saražotā elektriskā enerģija liek pārvietoties enerģiju vadošajos vados esošajiem elektroniem.
Runājot par enerģiju, ir ārkārtīgi svarīgi uzsvērt enerģijas taupīšanas principu. Šis princips, pēc Lavoisier domām, saka: “Dabā nekas netiek zaudēts, nekas nav radīts, viss tiek pārveidots”.
Lai kopumā parādītu enerģijas pārvēršanu, ņemsim vērā atslābinātu atsperi (1. attēls), tas ir, atsperi, kas nav izstiepta. Skaties:
Lai saspiestu atsperi, nepieciešama enerģija. Tādējādi spēks tiek piemērots vienam no tā galiem, lai tas sarautos. Mēs sakām, ka, pieliekot spēku pavasarim, tiek veikts darbs. Šis darbs atbilst enerģijas pārnesei no cilvēka uz pavasari. 2. attēlā attēlota jau saspiesta atspere un ar fiksatoru uz ratiņiem, kas neļauj to atbrīvot.
Saspiestā atspere uzkrāj enerģiju. Šī enerģija tomēr var izpausties tikai noņemot slēdzeni no ratiem. Pavasarī uzkrāto enerģiju sauc par elastīgo potenciālo enerģiju. Potenciāls, jo tas var izpausties un elastīgs, jo tas atrodas deformētā elastīgā ķermenī.
Tagad, aplūkojot 3. attēlu, mēs pamanām, ka ratiņi ir atbrīvojušies. Kad slēdzene tika noņemta, potenciālā enerģija, kas tika uzkrāta pavasarī, izpaudās, izraisot ratiņu kustību. Atkal mums ir paveiktais darbs. Tagad šis darbs atbilst enerģijai, kas no pavasara pārnesta uz ratiem. Enerģiju, ko ratiņi ieguvuši, sauc par Kinētisko enerģiju.
Kinētiskā enerģija: tā ir enerģija, kas saistīta ar ķermeņu kustību.
Potenciālā enerģija (gravitācijas, elastīgā, elektriskā utt.): tā ir enerģija, kāda ķermenim ir attiecībā pret konkrēto tā ieņemamo stāvokli.
Ja nav berzes, tiek saglabāta sistēmas kopējā mehāniskā enerģija, tikai potenciālo enerģiju pārveidojot par kinētisko enerģiju un otrādi. Skaties:
UNmec= UNç + UNP
Ir ļoti svarīgi skaidri norādīt, ka darbs un enerģijas veidi ir skalāri lielumi.
spēka darbs
Darbs ir enerģijas mērs, kas tiek pārnests uz ķermeni, pateicoties spēka iedarbībai gar pārvietojumu. Fizikā darbu parasti attēlo W (kas nāk no angļu valodas darba) vai biežāk grieķu burts tau
.Lai aprēķinātu spēka darbu, ir svarīgi uzsvērt, ka tas var būt:
Pastāvīga spēka darbs paralēli pārvietošanai: tiek aprēķināts, kad spēks tiek iedarbināts tajā pašā virzienā kā pārvietojums. To var aprēķināt šādi:
Tā kā leņķis starp spēku un pārvietojumu ir nulle, šī leņķa kosinuss ir vienāds ar 1, padarot izteiksmi līdzvērtīgu:
Kur D ir ķermeņa nobīde.
Pastāvīga spēka darbs, kas nav paralēls pārvietojumam:
Kad mums ir jāpielieto nemainīgs spēks, nevis paralēli, kā iepriekš minētajā shēmā, mēs aprēķinām darbu šādi:
Kur? tas ir leņķis, kas veidojas starp spēku un pārvietošanos, ko cieš ķermenis.
SI (Starptautiskajā mērvienību sistēmā) darbs tiek dots džoulos, ko apzīmē ar burtu (Dž) un spēks ir izteikts ņūtonos (N). Šī vienība ir nosaukta britu fiziķa Džeimsa Preskota Džoula vārdā. CGS sistēmā darba vienība ir erg = dyne x centimetrs.
Autors Marko Aurēlio da Silva
Brazīlijas skolu komanda