Одной из характеристик любой системы является ее kineettinen ja potentiaalinen energia. Jos jollakin voimalla F on vaikutusta kehoon levossa siten, että jälkimmäinen asetetaan liikkeelle, tapahtuu työ dA. Tässä tapauksessa kineettisen energian dT arvo nousee, sitä enemmän työtä tehdään. Toisin sanoen, voit kirjoittaa tasa-arvon:
dA = dT
Kun otetaan huomioon kehon kulkema polku dR, ja kehitetty nopeus dV, käytämme toista Newtonin lakia vallan suhteen:
F = (dV / dt) * m
Tärkeä kohta:Tätä lakia voidaan käyttää, jos tehdään inertiaalinen referenssijärjestelmä. Järjestelmän valinta vaikuttaa energian arvoon. Kansainvälisessä SI-järjestelmässä energia mitataan jouleina (j).
Tästä seuraa, että hiukkasen tai kappaleen kineettinen energia, jolle on tunnusomaista liikkeen V ja massan m nopeus, on:
T = ((V * V) * m) / 2
Voidaan päätellä, että kineettinen energia määräytyy nopeuden ja massan mukaan, joka todellisuudessa edustaa liikkeen funktiota.
Kineettinen ja potentiaalinen energia sallivatkuvailla kehon tilaa. Jos ensimmäinen, kuten jo mainittiin, liittyy suoraan liikkeeseen, niin toinen asetetaan vuorovaikutuksessa olevien elinten järjestelmään. Kineettistä ja potentiaalista energiaa harkitaan yleensä esimerkkinä, kun kappaleita yhdistävä voima ei riipu liikkeen etenemissuunnasta. Tässä tapauksessa vain alku- ja lopullinen asema ovat tärkeitä. Tunnetuin esimerkki on gravitatiivinen vuorovaikutus. Mutta jos suunta on tärkeä, niin voima on hajoava (kitka).
Yksinkertaisesti sanottuna potentiaalinen energiaon tilaisuus suorittaa työ loppuun. Vastaavasti tätä energiaa voidaan pitää työn muodossa, joka on tehtävä kehon siirtämiseksi pisteestä toiseen. Se on:
dA = A * dR
Jos potentiaalienergiaa merkitään dP: nä, niin saamme:
dA = - dP
Negatiivinen arvo osoittaa, että työ johtuu dP: n laskusta. Tunnetulle toiminnolle dP on mahdollista määrittää paitsi voimamoduli F, myös sen suunnan vektori.
Kineettisen energian muutos liittyy ainapotentiaalia. Tämä on helppo ymmärtää, jos palautamme mieleen järjestelmän energiansäästölaki. T + dP: n kokonaisarvo vartaloa liikuttaessa pysyy aina muuttumattomana. Siten muutos T: ssä tapahtuu aina rinnan dP: n muutoksen kanssa, ikään kuin ne virtaavat toisiinsa muuttaen.
Koska kineettinen ja potentiaalinen energiatoisiinsa kytkettyinä, niiden summa edustaa kyseisen järjestelmän kokonaisenergiaa. Suhteessa molekyyleihin, se on sisäistä energiaa ja on aina läsnä niin kauan kuin siellä on ainakin lämpöliikettä ja vuorovaikutusta.
Laskentaa suoritettaessa järjestelmä valitaanvertailupiste ja mikä tahansa mielivaltainen hetki, joka otetaan alkuperäiseksi. Potentiaalienergian arvon tarkka määrittäminen on mahdollista vain sellaisten voimien toimintavyöhykkeellä, jotka työtä suoritettaessa eivät riipu minkään hiukkasen tai kappaleen liikkeen etenemissuunnasta. Fysiikassa sellaisia voimia kutsutaan konservatiivisiksi. Ne ovat aina yhteydessä täyden energian säilyttämistä koskevaan lakiin.
Mielenkiintoinen kohta:tilanteessa, jossa ulkoiset vaikutukset ovat minimaaliset tai tasaantuneet, mikä tahansa tutkittu järjestelmä yleensä pyrkii sellaiseen tilaan, kun sen potentiaalinen energia on nolla. Esimerkiksi heitetty pallo saavuttaa potentiaalisen energiansa rajan radan yläpisteessä, mutta samalla alkaa liikkua alaspäin, muuntaa kertynyt energia liikkeelle suoritettavaksi työksi. On syytä kiinnittää jälleen kerran huomiota siihen, että ainakin kaksi kappaletta on vuorovaikutuksessa potentiaalisen energian kanssa: esimerkiksi pallo-esimerkissä planeetan painovoima vaikuttaa siihen. Kineettinen energia voidaan laskea erikseen jokaiselle liikkuvalle vartalolle.
