Det finns ingen definition av vad energi är, men vi vet att dess existens möjliggör arbete. Den energi som lagras i mat gör till exempel att en persons kroppsorgan fungerar ordentligt. Bränslen får motorfordon att röra sig. På samma sätt får den elektriska energin som produceras av batteriet elektronerna i de energiledande trådarna att röra sig.
När vi talar om energi är det oerhört viktigt att betona principen om energibesparing. Denna princip, enligt Lavoisier, säger: "I naturen går ingenting förlorat, ingenting skapas, allt förvandlas".
För att exemplifiera energiomvandlingar i allmänhet, låt oss överväga en avslappnad fjäder (figur 1), det vill säga en fjäder som inte är sträckt. Se:
För att komprimera fjädern krävs energi. Således appliceras en kraft i ena änden, så att den kontraherar. Vi säger att genom att använda våld på våren görs arbete. Detta arbete motsvarar den energi som överförs från personen till våren. Figur 2 representerar fjädern som redan är komprimerad och med ett lås på vagnen, vilket förhindrar att den släpps.
Den komprimerade våren lagrar energi. Denna energi kan dock bara manifesteras genom att ta bort låset från vagnen. Den energi som lagras på våren kallas Elastic Potential Energy. Potentiellt eftersom det kan manifestera sig och elastiskt eftersom det är i en deformerad elastisk kropp.
Nu när vi tittar på figur 3 märker vi att vagnen har frigjort sig. När låset avlägsnades, visade sig den potentiella energi som lagrades på våren och orsakade att vagnen fick rörelse. Återigen har vi gjort jobbet. Nu motsvarar detta arbete den energi som överförs från våren till vagnen. Den energi som vagnen har förvärvat kallas Kinetic Energy.
Rörelseenergi: det är energin som är relaterad till kroppens rörelse.
Potentiell energi (gravitation, elastisk, elektrisk, etc.): det är den energi en kropp har i förhållande till den speciella position den intar.
I avsaknad av friktion bevaras den totala mekaniska energin i ett system, med endast omvandlingen av potentiell energi till kinetisk energi och vice versa. Se:
OCHmec= OCHç + OCHP
Det är mycket viktigt att göra det tydligt att arbete och energiformer är skalära mängder.
arbete av en styrka
Arbete är ett mått på energin som överförs till en kropp på grund av att en kraft appliceras längs en förskjutning. I fysik representeras arbete vanligtvis av W (som kommer från det engelska arbetet) eller oftare den grekiska bokstaven tau
.För att beräkna en styrks arbete är det viktigt att betona att det kan vara:
Arbete med konstant kraft parallellt med förskjutning: beräknas när du har kraften som appliceras i samma riktning som förskjutningen. Det kan beräknas enligt följande:
Eftersom vinkeln mellan kraft och förskjutning är noll, gör den cosinus för denna vinkel lika med 1, vilket gör uttrycket ekvivalent med:
Där D är kroppens förskjutning.
Arbete med konstant kraft och inte parallellt med förskjutningen:
När vi använder konstant kraft och inte parallellt, som i ovanstående schema, beräknar vi arbetet enligt följande:
Var? det är vinkeln som bildas mellan kraften och förskjutningen som kroppen lider av.
I SI (International System of Units) ges arbetet i joule, vilket representeras av bokstaven (J) och kraften ges i newton (N). Denna enhet är uppkallad efter den brittiska fysikern James Prescott Joule. I CGS-systemet är arbetsenheten erg = dyne x centimeter.
Av Marco Aurélio da Silva
Brasilien skollag
