Frage Nr. 50cb6

Antworten:

Energie ist eine Größe, die angibt, wie viel Arbeit das Objekt mit dieser Energie ausführen kann.

Erläuterung:

Physikalisch kann Energie als maximale Arbeitsleistung definiert werden. Um dies genauer zu erklären, lassen Sie uns zuerst über den Begriff der Arbeit nachdenken. Ich werde hier nur über klassische Physik sprechen.

In der klassischen Physik wird die Bewegung von Objekten durch das zweite Newtonsche Gesetz geregelt # vecF = mveca #, woher # vecF # ist eine Kraft # m # eine Masse und Gegenstände # veca # eine Beschleunigung Dies bedeutet, dass eine Kraft etwas ist, das die Bewegung eines Objekts ändert.

Natürlich können wir die Kraft, die wir auf ein Teilchen einwirken, durch die Zeit oder vielmehr durch den Weg, den es braucht, variieren. Wir definieren daher eine Menge, die wir Arbeit nennen (# W #) durch den folgenden Ausdruck # W = intvecF * dvecs #. Hier # dvecs = vecvdt # ein Vektor, der entlang dem Weg zeigt, den ein Partikel proportional zur Geschwindigkeit des Partikels nimmt. Wenn der Pfad gerade ist und die Kraft in dieselbe Richtung wie der Pfad liegt, verringert sich dies auf # W = FDeltas #.

Obwohl wir diese Arbeit in Bezug auf den Pfad definiert haben, auf dem eine Kraft wirkt, können wir herausfinden, dass die Arbeit, die erforderlich ist, um den Zustand eines Partikels von einem zum anderen zu ändern (beispielsweise die Geschwindigkeit eines Partikels ändern), nur abhängig ist auf die Ausgangs- und Endlage. Um dies zu sehen, arbeiten wir nur das Integral mit dem zweiten Newtonschen Gesetz aus.

# W = intvecF * dvecs = intmveca * vecvdt = m int (d ^ 2vecs) / dt ^ 2 * (dvecs) / dtdt #

Jetzt benutzen wir # d / dt (v ^ 2) = d / dt ((dvecs) / dt * (dvecs) / dt) = 2 (d ^ 2 vecs) / dt ^ 2 * (dvecs) / dt # über die Produktregel, so # W = m / 2intd / dt (v ^ 2) dt = m / 2 v ^ 2 _ anfänglich "^" schließlich = m / 2 (v_f ^ 2-v_i ^ 2) #.

In der Tat müssen wir nur die Anfangs- und Endgeschwindigkeit und die Masse kennen, um die Arbeit zu kennen.

Nun definieren wir etwas, das als kinetische Energie eines Objekts bezeichnet wird #E_ "kin" = m / 2v ^ 2 #, so # W = DeltaE_ "kin" #. Beachten Sie, dass # W # kann sowohl negativ als auch positiv sein. Ob # W # ist positiv, wir sagen, dass an dem Objekt gearbeitet wurde. Wenn es negativ ist, sagen wir, dass das Objekt Arbeit ausgeführt hat. Schon seit # v ^ 2> 0 #Die maximale Menge an Arbeit, die ein sich bewegendes Objekt ausführen kann, ist durch seine kinetische Energie gegeben.

Bis jetzt haben wir nur über bewegte Teilchen gesprochen, aber es gibt viele andere Dinge, bei denen wir diese Menge Arbeit sehen, über die Kompression von Gas-, elektrischen und magnetischen Feldern nachdenken. Im Allgemeinen ist es jedoch möglich, einem Objekt einen Wert zuzuweisen, der sich während der Arbeit ändert. Wenn wir also irgendwie einen Ausdruck für einen Wert aufschreiben können # E # für ein Objekt, das sich ändert, wenn das Objekt über arbeitet # W = DeltaE #, und wann # E = 0 # Das Objekt kann keine Arbeit verrichten, wir nennen diesen Wert Energie.