Ένα από τα χαρακτηριστικά οποιουδήποτε συστήματος είναι τοκινητική και δυνητική ενέργεια. Εάν οποιαδήποτε δύναμη F ασκεί επίδραση στο σώμα σε κατάσταση ηρεμίας με τέτοιο τρόπο ώστε το τελευταίο να κινείται, τότε λαμβάνει χώρα η εργασία dA. Σε αυτήν την περίπτωση, η τιμή της κινητικής ενέργειας dT γίνεται υψηλότερη, τόσο περισσότερη εργασία έχει ολοκληρωθεί. Με άλλα λόγια, μπορούμε να γράψουμε την ισότητα:
dA = dT
Λαμβάνοντας υπόψη τη διαδρομή dR που διανύθηκε από το σώμα και την ταχύτητα dV που αναπτύχθηκε, χρησιμοποιούμε τον δεύτερο νόμο του Νεύτωνα για δύναμη:
F = (dV / dt) * m
Ένα σημαντικό σημείο:Αυτός ο νόμος μπορεί να χρησιμοποιηθεί εάν ληφθεί αδρανειακό πλαίσιο αναφοράς. Η επιλογή του συστήματος επηρεάζει την αξία της ενέργειας. Στο διεθνές σύστημα SI, η ενέργεια μετριέται σε joules (j).
Επομένως, η κινητική ενέργεια ενός σωματιδίου ή σώματος, που χαρακτηρίζεται από την ταχύτητα κίνησης V και μάζας m, θα είναι:
T = ((V * V) * m) / 2
Μπορεί να συναχθεί το συμπέρασμα ότι η κινητική ενέργεια καθορίζεται από την ταχύτητα και τη μάζα, πράγμα που αντιπροσωπεύει μια συνάρτηση της κίνησης.
Η κινητική και η πιθανή ενέργεια επιτρέπουνπεριγράψτε την κατάσταση του σώματος. Εάν το πρώτο, όπως έχει ήδη ειπωθεί, σχετίζεται άμεσα με την κίνηση, τότε το δεύτερο εφαρμόζεται στο σύστημα αλληλεπιδρώντων σωμάτων. Η κινητική και η δυνητική ενέργεια θεωρούνται συνήθως για παραδείγματα όταν η δύναμη που συνδέει τα σώματα δεν εξαρτάται από την τροχιά της κίνησης. Σε αυτήν την περίπτωση, μόνο οι αρχικές και οι τελικές θέσεις είναι σημαντικές. Το πιο διάσημο παράδειγμα είναι η βαρυτική αλληλεπίδραση. Αλλά αν η τροχιά είναι σημαντική, τότε η δύναμη είναι διασκεδαστική (τριβή).
Με απλούς όρους, πιθανή ενέργειααντιπροσωπεύει μια ευκαιρία για την ολοκλήρωση της εργασίας. Κατά συνέπεια, αυτή η ενέργεια μπορεί να θεωρηθεί με τη μορφή εργασίας που πρέπει να γίνει για να μετακινήσει το σώμα από το ένα σημείο στο άλλο. Δηλαδή:
dA = A * dR
Εάν η δυνητική ενέργεια δηλώνεται ως dP, τότε λαμβάνουμε:
dA = - dP
Μια αρνητική τιμή δείχνει ότι η εργασία οφείλεται σε μείωση του dP. Για τη γνωστή συνάρτηση dP, είναι δυνατόν να προσδιοριστεί όχι μόνο το μέτρο της δύναμης F, αλλά και ο φορέας της κατεύθυνσής του.
Μια αλλαγή στην κινητική ενέργεια συνδέεται πάντα μεδυνητικός. Αυτό είναι εύκολο να γίνει κατανοητό εάν θυμάστε τον νόμο εξοικονόμησης ενέργειας του συστήματος. Η συνολική τιμή του T + dP κατά τη μετακίνηση του αμαξώματος παραμένει πάντα αμετάβλητη. Έτσι, μια αλλαγή στο Τ συμβαίνει πάντα παράλληλα με μια αλλαγή στο dP, σαν να ρέουν το ένα στο άλλο, μετασχηματίζοντας.
Από κινητική και δυνητική ενέργειαδιασυνδεδεμένα, το άθροισμά τους αντιπροσωπεύει τη συνολική ενέργεια του εν λόγω συστήματος. Σε σχέση με τα μόρια, είναι εσωτερική ενέργεια και είναι πάντα παρούσα εφ 'όσον υπάρχει τουλάχιστον θερμική κίνηση και αλληλεπίδραση.
Κατά την εκτέλεση υπολογισμών, το σύστημα επιλέγεταισημείο αναφοράς και κάθε αυθαίρετη στιγμή που λαμβάνεται ως αρχική. Είναι δυνατόν να προσδιοριστεί με ακρίβεια η αξία της δυνητικής ενέργειας μόνο στη ζώνη δράσης τέτοιων δυνάμεων που, όταν ολοκληρώνουν την εργασία, είναι ανεξάρτητες από την πορεία της κίνησης οποιουδήποτε σωματιδίου ή σώματος. Στη φυσική, τέτοιες δυνάμεις ονομάζονται συντηρητικές. Συνδέονται πάντα με τον νόμο της διατήρησης της πλήρους ενέργειας.
Ένα ενδιαφέρον σημείο:σε μια κατάσταση όπου οι εξωτερικές επιρροές είναι ελάχιστες ή ισοπεδωμένες, οποιοδήποτε μελετημένο σύστημα τείνει πάντα σε μια τέτοια κατάσταση όταν η δυνητική του ενέργεια τείνει στο μηδέν. Για παράδειγμα, μια πεταμένη μπάλα φτάνει στο όριο της δυνητικής της ενέργειας στο άνω σημείο της τροχιάς, αλλά την ίδια στιγμή αρχίζει να κινείται προς τα κάτω, μετατρέποντας τη συσσωρευμένη ενέργεια σε κίνηση, στην εργασία που εκτελείται. Αξίζει να προσέξουμε για άλλη μια φορά ότι υπάρχουν πάντα τουλάχιστον δύο σώματα που αλληλεπιδρούν για πιθανή ενέργεια: για παράδειγμα, στο παράδειγμα με μια μπάλα, η βαρύτητα του πλανήτη την επηρεάζει. Η κινητική ενέργεια μπορεί να υπολογιστεί ξεχωριστά για κάθε κινούμενο σώμα.
