Er is geen definitie van wat energie is, maar we weten dat het bestaan ervan werk mogelijk maakt. De energie die in voedsel wordt opgeslagen, zorgt er bijvoorbeeld voor dat de lichaamsorganen goed functioneren. Brandstoffen brengen motorvoertuigen in beweging. Evenzo zorgt de elektrische energie die door de batterij wordt geproduceerd ervoor dat de elektronen in de energiegeleidende draden gaan bewegen.
Als we het over energie hebben, is het uiterst belangrijk om het principe van energiebesparing te benadrukken. Dit principe zegt volgens Lavoisier: "In de natuur gaat niets verloren, wordt niets gecreëerd, wordt alles getransformeerd".
Laten we, om energieomzettingen in het algemeen te illustreren, een ontspannen veer beschouwen (figuur 1), dat wil zeggen een veer die niet is uitgerekt. Kijken:
Om de veer samen te drukken is energie nodig. Er wordt dus een kracht uitgeoefend op een van zijn uiteinden, zodat deze samentrekt. We zeggen dat door kracht op de veer uit te oefenen, het werk wordt gedaan. Dit werk komt overeen met de energie die wordt overgedragen van de persoon naar de veer. Figuur 2 geeft de veer weer die al is samengedrukt en met een slot op de kar, waardoor deze niet kan worden losgemaakt.
De samengedrukte veer slaat energie op. Deze energie kan zich echter alleen manifesteren door het slot van de kar te verwijderen. De energie die in de lente wordt opgeslagen, wordt elastische potentiële energie genoemd. Potentieel omdat het zich kan manifesteren en elastisch omdat het zich in een vervormd elastisch lichaam bevindt.
Als we nu naar figuur 3 kijken, zien we dat de kar zichzelf heeft bevrijd. Bij het verwijderen van het slot manifesteerde zich de potentiële energie die in de veer was opgeslagen, waardoor de kar in beweging kwam. We hebben het werk weer gedaan. Nu komt dit werk overeen met de energie die van de veer naar de kar wordt overgebracht. De energie die de kar heeft gekregen, wordt kinetische energie genoemd.
Kinetische energie: het is de energie die verband houdt met de beweging van lichamen.
Potentiële energie (zwaartekracht, elastisch, elektrisch, enz.): het is de energie die een lichaam heeft in relatie tot de specifieke positie die het inneemt.
Bij afwezigheid van wrijving blijft de totale mechanische energie van een systeem behouden, met alleen de transformatie van potentiële energie in kinetische energie en vice versa. Kijken:
ENmec= ENç + ENP
Het is van groot belang om duidelijk te maken dat arbeid en vormen van energie scalaire grootheden zijn.
werk van een kracht
Arbeid is de maat voor de energie die op een lichaam wordt overgedragen als gevolg van het uitoefenen van een kracht langs een verplaatsing. In de natuurkunde wordt werk meestal vertegenwoordigd door W (wat afkomstig is van het Engelse werk) of vaker de Griekse letter tau
.Om de arbeid van een kracht te berekenen, is het belangrijk om te benadrukken dat het kan zijn:
Arbeid van een constante kracht evenwijdig aan verplaatsing: wordt berekend wanneer de kracht in dezelfde richting wordt uitgeoefend als de verplaatsing. Het kan als volgt worden berekend:
Niet stoppen nu... Er is meer na de reclame ;)
Omdat de hoek tussen de kracht en de verplaatsing nul is, wordt de cosinus van deze hoek gelijk aan 1, waardoor de uitdrukking gelijk is aan:
Waar D de verplaatsing is die door het lichaam wordt geleden.
Arbeid met een constante kracht en niet evenwijdig aan de verplaatsing:
Wanneer we de toepassing van constante kracht hebben en niet parallel, zoals in het bovenstaande schema, berekenen we de arbeid als volgt:
Naar waar? het is de hoek gevormd tussen de kracht en de verplaatsing die het lichaam ondervindt.
In het SI (International System of Units) wordt werk gegeven in joule, wat wordt weergegeven door de letter (J) en de kracht wordt gegeven in newton (nee). Deze eenheid is vernoemd naar de Britse natuurkundige James Prescott Joule. In het CGS-systeem is de werkeenheid erg = dyne x centimeter.
Door Marco Aurélio da Silva
Brazilië School Team
Wil je naar deze tekst verwijzen in een school- of academisch werk? Kijken:
SILVA, Domitiano Correa Marques da. "Energie en werk van een kracht"; Braziliaanse School. Beschikbaar in: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/trabalho.htm. Betreden op 27 juni 2021.
