Садржај
- Невтонови закони кретања
- Очуване количине у физици
- Енергетске трансформације и облици енергије
- Примери преноса енергије
- Праћење уштеде енергије
- Пример кинематике: Фрее Фалл
- Шта је са Ајнштајном?
- Вечна машина за кретање?
Јер физика је проучавање протока материје и енергије закон очувања енергије је кључна идеја за објашњење свега што физичар проучава, као и начин на који он или она то проучава.
Физика није у меморисању јединица или једнаџби, већ у оквиру који регулише како се све честице понашају, чак и ако сличности нису очигледне на први поглед.
Први закон термодинамике представља понављање овог закона о очувању енергије у погледу топлотне енергије: унутрашња енергија система мора да буде једнак укупном целокупном раду обављеном у систему, плус или минус топлотном току који улази у систем или ван њега.
Други познати принцип очувања у физици је закон очувања масе; Као што откријете, ова два закона очувања - и овде ћете бити упознати са још два - ближе су него што срећете око (или мозак).
Невтонови закони кретања
Свако проучавање универзалних физичких принципа требало би да буде подржано преиспитивањем три основна закона кретања, које је Исаак Невтон израдио пре стотине година. Су:
Очуване количине у физици
Закони очувања у физици се примењују на математичко савршенство само у заиста изолованим системима. У свакодневном животу су такви сценарији ретки. Четири сачуване количине су маса, енергије, замах и момент импулса. Последња три од њих спадају под окриље механике.
Миса је само количина материје у нечему, а када се помножи са локалним убрзањем због гравитације, резултат је тежина. Маса се не може више уништити или створити испочетка него што то може енергија.
Моментум је производ масе предмета и његове брзине (м ·в). У систему од две или више честица које се сударају, укупни замах система (збир појединачних тренутака објеката) се никада не мења све док нема губитака трења или интеракција са спољним телима.
Момент импулса (Л) је само замах око осе ротирајућег објекта и једнак је м ·в · р, где је р удаљеност од објекта до осе ротације.
Енергија појављује се у многим облицима, неки кориснији од других. Топлота, облик у којем је сва енергија на крају предодређена да постоји, најмање је корисна у смислу стављања на користан рад и обично је производ.
Закон очувања енергије може бити написан:
КЕ + ПЕ + ИЕ = Е
где је КЕ = кинетичке енергије = (1/2) мв2, ПЕ = потенцијална енергија (једнако мгх када је гравитација једина сила која делује, али се види у другим облицима), ИЕ = унутрашња енергија, и Е = укупна енергија = константа.
Енергетске трансформације и облици енергије
Сва енергија у универзуму настала је из Великог праска и та укупна количина енергије се не може променити. Уместо тога, континуирано посматрамо облике који се мењају од енергије, од кинетичке енергије (енергије покрета) до топлотне енергије, од хемијске до електричне енергије, од гравитационе потенцијалне енергије до механичке енергије и тако даље.
Примери преноса енергије
Топлота је посебна врста енергије (топлотна енергија) по томе што је, као што је напоменуто, мање корисно за људе од других облика.
То значи да једном када се део енергије система трансформише у топлоту, он се не може тако лако вратити у кориснији облик без уношења додатног рада, што одузима додатну енергију.
Окрутна количина зрачеће енергије коју сунце избацује сваке секунде и никада је ни на који начин не може повратити или поново користити стални је доказ ове стварности која се непрестано развија широм галаксије и универзума у целини. Део ове енергије је „заробљен“ у биолошким процесима на Земљи, укључујући фотосинтезу у биљкама, која праве сопствену храну, као и обезбеђивање хране (енергије) за животиње и бактерије, и тако даље.
Такође га могу снимити производи људског инжењеринга, као што су соларне ћелије.
Праћење уштеде енергије
Студенти физике у средњим школама обично користе питане графиконе или графиконе како би показали укупну енергију система који се проучава и да прате његове промене.
Будући да се укупна количина енергије у пита (или збир висина палица) не може променити, разлика у категоријама одсека или шипки показује колико је укупна енергија у било којој тачки један или други облик енергије.
У сценарију, различите табеле могу се приказати на различитим тачкама како би се пратиле ове промене. На пример, имајте на уму да се количина топлотне енергије готово увек повећава, што представља отпад у већини случајева.
На пример, ако бацате лопту под углом од 45 степени, у почетку је њена енергија кинетичка (јер је х = 0), а затим на месту где лопта достигне највишу тачку, њена потенцијална енергија као удео укупна енергија је највећа.
Како расте, а како касније пада, део њене енергије претвара се у топлоту као резултат сила трења из ваздуха, тако да КЕ + ПЕ не остаје константан током овог сценарија, већ се смањује, док укупна енергија Е и даље остаје константна .
(Уметните неке примере дијаграма са пие / бар графиконима који прате промене енергије
Пример кинематике: Фрее Фалл
Ако држите куглу за куглање од 1,5 кг са крова 100 м (око 30 спратова) изнад земље, можете израчунати њену потенцијалну енергију имајући у виду да вредност г = 9.8 м / с2 и ПЕ = мгх:
(1,5 кг) (100 м) (9,8 м / с)2) = 1.470 Јоулес (Ј)
Ако отпустите лопту, њена нулта кинетичка енергија се повећава и брже расте како лопта пада и убрзава. У тренутку када дође до тла, КЕ мора да буде једнак вредности ПЕ на почетку проблема, односно 1,470 Ј. У овом тренутку,
КЕ = 1,470 = (1/2) мв2 = (1/2) (1,5 кг)в2
Ако не изгубимо енергију услед трења, очување механичке енергије омогућава вам да израчунате в, што се испоставило 44.3 м / с.
Шта је са Ајнштајном?
Студенти физике могли би да збуне познате маса-енергија једначина (Е = мц2) питајући се да ли пркоси закону очување енергије (или конзервација масе), јер подразумева да се маса може претворити у енергију и обрнуто.
То заправо не крши ниједан закон јер показује да су маса и енергија заправо различити облици исте ствари. То је некако као њихово мерење у различитим јединицама с обзиром на различите захтеве класичних и квантних механичких ситуација.
У топлотној смрти свемира, по трећем закону термодинамике, сва материја ће бити претворена у топлотну енергију. Једном када се ова претворба енергије заврши, више се не могу догодити трансформације, барем не без другог хипотетичког појединачног догађаја као што је Велики прасак.
Вечна машина за кретање?
"Вечна машина за кретање" (нпр. Клатно које се љуља са истим тимингом и помера без икаквог успоравања) на Земљи је немогуће због отпора ваздуха и повезаних губитака енергије. Да би се гизмо наставио требат ће вам у неком тренутку унос вањског рада, на тај начин поражавајући сврху.