Spørgsmål # 50cb6

Svar:

Energi er en mængde, der fortæller, hvor meget arbejde der kan udføres af objektet med den energi.

Forklaring:

Fysisk set kan energi defineres i forhold til den maksimale mængde arbejde, der kan udføres. For at forklare dette mere omhyggeligt, lad os først tænke over begrebet arbejde. Jeg vil kun tale om klassisk fysik her.

I klassisk fysik styres objektets bevægelse af Newtons anden lov # VecF = mveca #, hvor # VecF # er en kraft, # M # en genstand masse og # VECA # en obects acceleration. Det betyder, at en kraft er noget, der ændrer måden et objekt flytter på.

Selvfølgelig kan vi variere den kraft, vi virker på en partikel gennem tiden, eller rettere gennem den vej det tager. Vi definerer derfor en mængde, vi kalder arbejde, (# W #) med det følgende udtryk # W = intvecF * dvecs #. Her # Dvecs = vecvdt # en vektor peger langs stien, at en partikel tager proportional med partikelhastigheden. Når stien er lige og kraften i samme retning som stien, reduceres dette til # W = FDeltas #.

Selv om vi har defineret dette værk med hensyn til den vej, hvor en kraft virker, kan vi finde ud af, at det arbejde, der er nødvendigt for at ændre tilstanden af en partikel fra den ene til den anden (for eksempel ændre partikelhastigheden) kun afhænger på den oprindelige og endelige situation. For at se dette udarbejder vi bare integralet ved hjælp af Newtons anden lov.

# W = intvecF * dvecs = intmveca * vecvdt = m int (d ^ 2vecs) / dt ^ 2 * (dvecs) / dtdt #

Nu bruger vi # D / dt (v ^ 2) = d / dt ((dvecs) / dt * (dvecs) / dt) = 2 (d ^ 2vecs) / dt ^ 2 * (dvecs) / dt # via produktreglen, så # W = m / 2intd / dt (v ^ 2) dt = m / 2 v ^ 2 _ "oprindeligt" ^ "endelig" = m / 2 (v_f ^ 2-v_i ^ 2) #.

Så vi behøver kun at kende de indledende og endelige hastigheder og massen til at kende arbejdet.

Nu definerer vi noget, der hedder en objekts kinetiske energi #E_ "pårørende" = m / 2v ^ 2 #, så # W = DeltaE_ "pårørende" #. Noter det # W # kan være både negativ eller positiv. Hvis # W # er positiv, vi siger, at der er udført arbejde på objektet, hvis det er negativt, siger vi, at genstanden har udført arbejde. Siden # V ^ 2> 0 #, den maksimale mængde arbejde, et bevægeligt objekt kan udføre, er givet af dets kinetiske energi.

Indtil nu har vi kun talt om at flytte partikler, men der er mange andre ting, hvor vi ser denne mængde arbejde, tænker på komprimering af gas, elektriske og magnetiske felter. Men generelt er det muligt at tildele en værdi til en genstand, der ændres, når arbejdet udføres. Så når vi på en eller anden måde kan skrive et udtryk for en værdi # E # for et objekt, der ændrer sig, når objektet udfører arbejde via # W = DeltaE #, og når # E = 0 # objektet kan ikke udføre arbejde, vi kalder denne værdi en energi.