אנרגיה - הוא ... אנרגיה פוטנציאלית ו הקינטית. מהי האנרגיה בפיזיקה?

אנרגיה - זה כל כך כי יש חיים לא רק על הפלנטה שלנו, אלא גם ביקום. במקביל הוא יכול להיות שונה מאוד. לדוגמא, חום, קול, אור, חשמל, מיקרוגלים, קלוריות הם הסוגים השונים של אנרגיה. עבור כל התהליכים המתרחשים סביבנו, יש צורך בחומר הזה. רוב האנרגיה כל הדברים על כדור הארץ קולט מהשמש, אך ישנם מקורות אחרים של אותו. השמש שולחת הכוכב שלה ככל יפותח ובמקביל 100 מיליון בכוחה החזק ביותר.

מהי אנרגיה?

התאוריה לשים קדימה Albertom Eynshteynom, אנחנו לומדים את הקשר של חומר ואנרגיה. המדען הדגול הזה הצליח להפגין את היכולת להפוך חומר אחד למשנהו. התברר כי אנרגיה היא הגורם החשוב ביותר לקיומה של גופים, והעניין הוא משני.

אנרגיה - היא, על פי רוב, את היכולת לבצע עבודה כלשהי. היא הייתה זו אשר עומדת מאחורי הרעיון של כוח מסוגל להזיז את הגוף או לתת לו תכונות חדשות. מה פירוש המושג "אנרגיה"? פיסיקה - מדוברת במדע בסיסי, אשר הקדיש את חייו, מדענים רבים מתקופות ומדינות שונות. אריסטו השתמש במילה "אנרגיה" כדי להתייחס לפעילות אנושית. תורגם מן "האנרגיה" היוונית - זה "פעילות", "כוח", "פעולה", "כוח". בפעם הראשונה את המילה מופיעה המסה של המלומד היווני בשם "פיסיקה".

במובן המקובל, שהוא עכשיו נקשר המושג שטבע הפיזיקאי האנגלי תומס יאנג. אירוע רב חשיבות זה התרחש 1807 הרחוק. בשנת 50-ies של המאה תשע עשרה. מהנדס אנגלית Uilyam Tomson השתמש לראשונה במונח "engergiya קינטי", ובשנת 1853 את הפיזיקאי הסקוטי Uilyam Renkin טבע את המונח "אנרגיה פוטנציאלית".

היום, מדובר בכמות סקלר נוכח בכל תחומי הפיזיקה. זהו אמצעי נפוץ של צורות השונות של תנועה ואינטראקציה של עניין. במילים אחרות, זה הוא מדד את ההמרה של טופס אחד למשנהו.

יחידות וסמלים

כמות האנרגיה נמדדת ג'ול (J). יחידה מיוחדת זו, תלוי בסוג של אנרגיה יכולה להיות ייעודים שונים, כגון:

• W - אנרגיה כוללת של המערכת.
• Q - חום.
• U - פוטנציאל.

סוגים של אנרגיה

בטבע, ישנם סוגים רבים ושונים של אנרגיה. שהעיקריים שבהם הינם:

• מכני;
• אלקטרומגנטית;
• חשמלי;
• כימי;
• תרמית;
• גרעיני (אטומי).

ישנן צורות אחרות של אנרגיה: אור, קול, מגנטיות. בשנים האחרונות, מספר גדל והולך של פיזיקאים, מדענים נוטים ההשערה על קיומו של אנרגיה שנקרא "כהה". כל אחד מהסוגים שצוינו חומר זה יש מאפיינים משלה. לדוגמא, אנרגית הצליל היא מסוגלת להיות מועבר באמצעות גלים. הם תורמים את המופע של עור תוף רטט באוזן של בני אדם ובעלי חיים, שדרכו אתה יכול לשמוע את הצלילים. במהלך תגובות כימיות שונות לשחרר האנרגיה הדרושה עבור החיים של כל האורגניזמים. כל דלק, מוצרי מזון, סוללות, סוללות הם האחסון של אנרגיה זו.

האור שלנו נותן את האנרגיה בעולם בצורה של גלים אלקטרומגנטיים. הדרך היחידה שהיא יכולה להתגבר במרחבי היקום. הודות לטכנולוגיה המודרנית, כגון פאנלים סולאריים, אנו יכולים להשתמש בו בצורה היעילה ביותר. אנרגיה בשימוש עודפת מאוחסנת energohranilischah מיוחד. יחד עם הטפסים הנ"ל של אנרגיה משמשים לעתים קרובות מעיין תרמי, נהרות, גאות ושפל של האוקיינוס, דלק ביולוגי.

אנרגיה מכנית

סוג של אנרגיה זו נלמד ענף בפיזיקה שנקרא "מכניקה". זה מסומן על ידי האות E. המדידה שלה מתבצעת ג'ול (J). מהי האנרגיה הזו? מחקרי פיזיקת מכניקת תנועה של גופים וקשרי הגומלין שלהם אחד עם השני או עם שדות חיצוניים. האנרגיה עקב התנועה של גופים, שנקראה קינטי (מסומן אק), והאנרגיה בשל האינטראקציה של גופים או שדות חיצוניים, המכונית הפוטנציאל (E). כמות התנועה ואת האינטראקציה היא אנרגיה מכנית הכוללת של המערכת.

לצורך החישוב של שני המינים קיימים כלל. כדי לקבוע את כמות האנרגיה הדרושה כדי לחשב את כמות העבודה הנדרשת לצורך תרגום בגוף מהמדינה אפס למצב הנוכחי. ככל העבודה, יותר האנרגיה תהיה גוף במצב זה.

התרתי של סימנים שונים

ישנם מספר סוגים של חטיבת האנרגיה. מנימוקים שונים זה מחולק: חיצוני (קינטית ופוטנציאלית) ופנימיים (מכני, תרמי, אלקטרומגנטיים, גרעיני, הכבידה). אנרגיה אלקטרומגנטית בתורו מחולק מגנטיות וחשמליות גרעינית - אינטראקציות אנרגיה חלשות וחזקות.

קינטי

כל גוף נע מאופיין בנוכחות אנרגיה הקינטית. זה נקרא לעיתים קרובות - נהיגה. האנרגיה של הגוף שזז, הולך לאיבוד כאשר להאט. לפיכך, ככל שהמהירות, האנרגיה הקינטית יותר.

במגע של גוף נע לחפץ נייח משודר החלק האחרון של האנרגיה הקינטית, ומוביל אותו בתנועה. הנוסחה לאנרגיה קינטית הוא כדלקמן:

• E _כדי = ^{2 MV:} 2,
  כאשר m - המסה של הגוף, v - מהירות התנועה של הגוף.

במילותיו של נוסחה זו יכולה לבוא לידי ביטוי באופן הבא: האנרגיה הקינטית של אובייקט שווה למחצית מכפלת המסה שלו ואת בריבוע המהירות שלה.

פוטנציאל

סוג זה של אנרגיה יש גוף, אשר נמצא בכל תחום של כוח. לפיכך, המגנטי מתעורר כאשר האובייקט תחת השפעת שדה מגנטי. כל הגופים נמצאים על הקרקע, יש את האנרגיה הכבידה פוטנציאל.

בהתאם חקר תכונותיהם של עצמים הם עשויים להיות סוגים שונים של אנרגיה פוטנציאלית. לפיכך, הגוף מתאושש מהר אלסטי המסוגלים מתיחה יש אנרגיה פוטנציאלית אלסטית או מתח. כל גוף נופל, אשר תוקן בעבר, מאבד את פוטנציאל ואת רוכש אנרגיה קינטית. ערכם של שני מינים אלה יהיה שווה. בתחום של נוסחת האנרגיה הפוטנציאלית של כוכב הלכת שלנו יהיה כדלקמן:

• E _n = MHG,
  כאשר m - משקל הגוף; h - גובה במרכז מסת גוף מעל לרמה אפסית; g - תאוצת הכובד.

במילותיו של נוסחה זו יכולה לבוא לידי ביטוי באופן הבא: האנרגיה הפוטנציאלית של אובייקט אינטראקציה עם כדור הארץ, היא תוצר של המסה שלו, תאוצת הכבידה בגובה שבו הוא ממוקם.

כמות סקלר זוהי נקודה מהותית מילואי אנרגיה אופיינית (גוף), הממוקם בתחום הפוטנציאל של כוח והארכה לרכוש אנרגיה קינטית דרך העבודה של שדה הכח. לפעמים המכונה פונקציה של קואורדינטות, המהווה את המונח במערכת langranzhiane (פונקצית מערכת דינמית לגראנז). מערכת זו מתארת את האינטראקציה שלהם.

האנרגיה הפוטנציאלית היא השוותה לאפס עבור כמה תצורות של גופים מסולקים במרחב. להגדרה נקבעה לנוחיות חישובים נוספים נקראת "נורמליזציה של האנרגיה הפוטנציאלית."

חוק שימור האנרגיה

אחד העקרונות הבסיסיים ביותר של הפיסיקה הוא חוק שימור האנרגיה. לדבריו, האנרגיה אינה מתעוררת משום מקום אינה נעלמת. הוא נע ללא הרף מצורה אחת לאחרת. במילים אחרות, רק השינוי באנרגיה מתרחשת. לדוגמא, האנרגיה הכימית של סוללת פנס מומרת לאנרגיה חשמלית, וממנו - לאור וחום. מכשירי חשמל שונים מומרים אור, חום או קול. ברוב המקרים, התוצאה הסופית של שינויים היא חום ואור. לאחר מכן, האנרגיה הולכת אל המרחב.

חוק האנרגיה יכול להסביר הרבה תופעות פיסיקליות. מדענים אומרים כי סך ההיקף הקבוע שלה ביקום נשאר קבוע. אף אחד לא יכול ליצור או להרוס אנרגיה שוב. הפקה אחד המיני שלה, אנשים להשתמש באנרגית הדלק של מים נופלים, האטום. לכן אחד מסוגו מומר אחר.

בשנת 1918, מדענים הצליחו להוכיח כי חוק שימור האנרגיה הוא תוצאה מתמטית של סימטרית translational של זמן - הזדווגות ערכי אנרגיה. במילים אחרות, האנרגיה נשמרת בגלל חוקי הפיזיקה אינם שונים בזמנים שונים.

תכונות אנרגיה

אנרגיה - היא היכולת של הגוף לעשות את העבודה. במערכות פיזיות סגורה זה נשמר לאורך זמן (עד שהמערכת סגורה) ומייצג אחד משלושת אינטגרלים תוסף תנועה לשימור ערך בזמן נהיגה. אלה כוללים: אנרגיה, תנע, תנע. המבוא של המושג "אנרגיה" הוא שימושי כאשר המערכת הגופנית היא הומוגנית בזמן.

האנרגיה הפנימית של גופים

זה מייצג את סכום האנרגיות של אינטראקציות מולקולריות ותנועה תרמית של מולקולות המהוות את זה. זה לא יכול להימדד ישירות, כי זה פונקציה ייחודית של מצב המערכת. בכל פעם שהמערכת נמצאת במצב הזה, האנרגיה הפנימית שלה יש ערך אינהרנטי, ללא קשר להיסטוריה של המערכת. השינוי באנרגיה הפנימית במעבר ממצב פיזי אחד למשנהו הוא תמיד שווה להפרש בין הערכים במדינות סופי הראשונית שלה.

האנרגיה הפנימית של הגז

בנוסף מוצקים, גזים ואנרגיה הם. זוהי אנרגיה קינטית של חום (אקראית) תנועה של חלקיקים במערכת, הכוללים אטומים, מולקולות, אלקטרונים, גרעין. האנרגיה הפנימית של גז אידאלי (מודל מתמטי גז) היא הסכום של האנרגיה הקינטית של החלקיקים שלה. זה לוקח בחשבון את מספר דרגות חופש, המהווה את מספר משתנים בלתי תלויים, אשר קובעים את המיקום של מולקולות בחלל.

השימוש באנרגיה

בכל שנה, האנושות צורכת יותר ויותר אנרגיה. ברוב המקרים, כדי לקבל את האנרגיה הדרושה עבור תאורה וחימום בתים, כלי רכב ותפעול שלנו של מנגנונים שונים, פחמימנים פוסיליים בשימוש כגון פחם, נפט וגז. הם משאבים מתכלים.

למרבה הצער, רק חלק קטן מהאנרגיה המיוצרת על פני כדור הארץ על ידי שימוש במשאבים מתחדשים כמו מים, רוח ושמש. נכון להיום, נתח בשלטון שלהם הוא רק 5%. עוד 3% מהאנשים מקבלים בצורת אנרגיה גרעינית המיוצר בתחנות כוח גרעיניות.

במשאבים מתכלים בעלי המניות הבאות (ב 'אול)

• אנרגיה גרעינית - 2 x ^{24 באוקטובר;}
• אנרגיה של גז ונפט - 2 x 10 ^23;
• לחמם פנימי הפלנטה - 5 x ^{20 באוקטובר.}

השווי השנתי של המשאבים המתחדשים של כדור הארץ:

• אנרגיה סולארית - 2 x ^{24 באוקטובר;}
• Wind - 6 x ^{21 באוקטובר;}
• נהר - 6.5 × 10 ^19;
• גאות ושפל - 2.5 x ^{23 באוקטובר.}

רק עם המעבר בזמן מעתודות אנרגיה מתכלה של האנושות המתחדשת של כדור הארץ יש סיכוי לחיים ארוכים ומאושרים על הפלנטה שלנו. כדי ליישם את הפיתוח המתקדם של מדענים ברחבי העולם ממשיכים לחקור את המאפיינים השונים בקפידה של אנרגיה.