Jednou z charakteristik jakéhokoli systému je jehokinetická a potenciální energie. Pokud jakákoli síla F působí na tělo v klidu takovým způsobem, že se tělo dostane do pohybu, pak probíhá práce dA. V tomto případě se hodnota kinetické energie dT zvyšuje, čím více práce je dokončena. Jinými slovy můžeme rovnost napsat:
dA = dT
S ohledem na cestu dR, kterou tělo prošlo, a na vyvinutou rychlost dV používáme Newtonův druhý zákon pro sílu
F = (dV / dt) * m
Důležitý bod:tento zákon může být použit, je-li použit inertní referenční systém. Výběr systému ovlivňuje hodnotu energie. V mezinárodním systému SI je energie měřena v joulech (j).
Z toho vyplývá, že kinetická energie částice nebo těla, charakterizovaná rychlostí pohybu V a hmotností m, bude:
T = ((V * V) * m) / 2
Lze konstatovat, že kinetická energie je určována rychlostí a hmotností, která ve skutečnosti představuje funkci pohybu.
Kinetická a potenciální energie to umožňujípopsat stav těla. Pokud první, jak již bylo zmíněno, přímo souvisí s pohybem, pak druhý je aplikován na systém interagujících těl. Kinetická a potenciální energie se obvykle zvažují například tehdy, když síla spojující těla nezávisí na trajektorii pohybu. V tomto případě jsou důležité pouze počáteční a konečné pozice. Nejznámějším příkladem je gravitační interakce. Ale pokud je trajektorie důležitá, pak je síla disipativní (tření).
Jednoduše řečeno, potenciální energiepředstavuje příležitost k dokončení práce. V souladu s tím lze tuto energii považovat za práci, kterou je třeba udělat, aby se tělo přesunulo z jednoho bodu do druhého. Tj:
dA = A * dR
Pokud je potenciální energie označena jako dP, dostaneme:
dA = - dP
Záporná hodnota znamená, že úloha je způsobena poklesem dP. Pro známou funkci dP je možné stanovit nejen modul síly F, ale také vektor jeho směru.
Změna kinetické energie je vždy spojena spotenciál. To je snadno pochopitelné, pokud si vzpomeneme na zákon zachování energie systému. Celková hodnota T + dP při pohybu těla zůstává vždy nezměněna. Tedy ke změně T dochází vždy paralelně se změnou dP, jako by do sebe tekly a transformovaly se.
Od kinetické a potenciální energiejejich součet představuje celkovou energii dotyčného systému. Ve vztahu k molekulám je to vnitřní energie a je vždy přítomna, pokud existuje alespoň tepelný pohyb a interakce.
Při provádění výpočtů je vybrán systémreferenční bod a libovolný libovolný okamžik považovaný za počáteční. Přesně určit hodnotu potenciální energie je možné pouze v zóně působení takových sil, které při dokončení práce nezávisí na trajektorii pohybu jakékoli částice nebo těla. Ve fyzice se takové síly nazývají konzervativní. Jsou vždy propojeny se zákonem zachování plné energie.
Zajímavý bod:v situaci, kdy jsou vnější vlivy minimální nebo vyrovnány, má jakýkoli studovaný systém vždy tendenci k takovému stavu, když jeho potenciální energie inklinuje k nule. Například hodená koule dosáhne limitu své potenciální energie v horním bodě trajektorie, ale ve stejném okamžiku se začne pohybovat směrem dolů a přeměňovat nashromážděnou energii na pohyb na prováděnou práci. Opět stojí za pozornost věnovat pozornost tomu, aby vždy existovaly alespoň dvě těla interagující pro potenciální energii: například v příkladu s koulí to ovlivňuje gravitace planety. Kinetickou energii lze vypočítat individuálně pro každé pohybující se tělo.
