Neexistuje definícia toho, čo je to energia, ale vieme, že jej existencia umožňuje prácu. Napríklad energia uložená v potravinách zaisťuje správne fungovanie telesných orgánov človeka. Palivá umožňujú pohyb motorových vozidiel. Rovnako elektrická energia produkovaná batériou spôsobuje pohyb elektrónov v drôtoch vedúcich energiu.
Ak hovoríme o energii, je nesmierne dôležité zdôrazniť zásadu úspory energie. Tento princíp podľa Lavoisiera hovorí: „V prírode nie je nič stratené, nič sa nevytvára, všetko sa transformuje“.
Aby sme všeobecne ilustrovali energetické premeny, uvažujme o uvoľnenej pružine (obrázok 1), teda o pružine, ktorá nie je natiahnutá. Pozri:
Na stlačenie pružiny je potrebná energia. Sila sa teda aplikuje na jeden z jej koncov, takže sa stiahne. Hovoríme, že pôsobením sily na pružinu sa pracuje. Táto práca zodpovedá energii prenesenej z človeka na prameň. Obrázok 2 predstavuje pružinu už stlačenú a so zámkom na vozíku zabraňujúcom jej uvoľneniu.
Stlačená pružina uchováva energiu. Táto energia sa však môže prejaviť iba odstránením zámku z vozíka. Energia uložená na jar sa nazýva elastická potenciálna energia. Potenciál, pretože sa môže prejaviť, a elastický, pretože je v deformovanom elastickom tele.
Teraz, keď sa pozrieme na obrázok 3, všimneme si, že sa vozík vyslobodil. Po odstránení zámku sa prejavila potenciálna energia, ktorá bola uložená na pružine, čo spôsobilo, že vozík získal pohyb. Opäť máme prácu hotovú. Teraz táto práca zodpovedá energii prenesenej z pružiny na vozík. Energia, ktorú vozík získal, sa volá Kinetická energia.
Kinetická energia: je to energia, ktorá súvisí s pohybom tiel.
Potenciálna energia (gravitačná, elastická, elektrická atď.): je to energia, ktorú má telo v súvislosti s konkrétnou pozíciou, ktorú zaujíma.
Pri absencii trenia sa zachová celková mechanická energia systému, pričom dôjde iba k transformácii potenciálnej energie na energiu kinetickú a naopak. Pozri:
Amec= ANDç + AP
Je veľmi dôležité objasniť, že práca a formy energie sú skalárne veličiny.
práca sily
Práca je miera energie, ktorá sa prenáša na telo v dôsledku pôsobenia sily pozdĺž posunu. Vo fyzike je práca zvyčajne zastúpená písmenom W (ktoré pochádza z anglického diela) alebo častejšie gréckym písmenom tau
.Pri výpočte práce sily je dôležité zdôrazniť, že to môže byť:
Práca konštantnej sily rovnobežnej s posunom: sa počíta, keď pôsobíte silou v rovnakom smere ako posuv. Môže sa vypočítať takto:
Pretože uhol medzi silou a posunom je nulový, kosínus tohto uhla sa rovná 1, čím sa výraz rovná:
Kde D je posunutie tela.
Práca s konštantnou silou, ktorá nie je paralelná s posunom:
Keď použijeme konštantnú silu a nie rovnobežnú, ako vo vyššie uvedenej schéme, vypočítame prácu takto:
Kde? je to uhol vytvorený medzi silou a posunom, ktorým telo trpí.
V SI (medzinárodný systém jednotiek) sa práca uvádza v jouloch, ktoré sú reprezentované písmenom (J) a sila sa uvádza v newtonoch (N). Táto jednotka je pomenovaná po britskom fyzikovi Jamesovi Prescottovi Jouleovi. V systéme CGS je pracovnou jednotkou erg = dyne x centimeter.
Autor: Marco Aurélio da Silva
Brazílsky školský tím