A; energiák
Potenciál és kinetika
Érdekes pont a végsebességről: Ha egy tárgy egy adott h magasságból, lejtős felületre ereszkedik le (súrlódás nélkül), akkor a lejtő megváltozhat, talán még a felületének alakja is, de amikor lefelé ér, akkor a végső sebesség v mindig ugyanaz marad. Ha nem lenne súrlódás, ugyanazon a havas dombon fel és le csúszkáló síelők ugyanolyan sebességgel érkeznének meg, akár a gyengén lejtős kezdő, akár a kiképzettek számára fenntartott meredekebb utat választják.
A lejtő csökkentése csökkenti az a gyorsulást, ugyanakkor meghosszabbítja az ereszkedés idejét, és ez a két tényező ellensúlyozza egymást, így a végsebesség változatlan marad. Ha a tárgy ettől a h magasságtól függőlegesen esik, ugyanazt a sebességet is megkapja, és ebben az esetben a számítás könnyebb, az alábbiak szerint: Az esés időtartama t. Hossza:
Szorozza meg mindkét oldalt g-vel:
És mivel a végsebesség az
Ez az utolsó egyenlet azt mutatja, hogy amikor az objektum elveszíti a magasságát, és ha semmi sem akadályozza a mozgását, akkor a v 2 arányosan növekszik, és mint mondták, ez a növekedés független a megtett úttól.
Ez a h és v 2 közötti váltás a másik irányban is zajlik: a lejtőn felfelé tolott tárgy h magasságának növekedésével arányosan "v 2" -vel csökken. A sima üreg belsejében guruló márványhenger az aljához közeledve felgyorsítja a sebességet, majd elveszíti, amikor gyorsan felmegy a másik oldalra. Ha nem lenne súrlódás, visszatérne a távozása magasságába.
Egy egyszerű inga, vagy egy gyerek a hintán szintén kicseréli a magasságot és a v 2 értéket, és fordítva. A kerékpárosok pedig tudják, hogy ha egy dombról gyorsulnak fel, akkor a következő emelkedőn magasságot kaphatnak. Mintha a magasság adna valamit, amellyel megszerezhetjük a sebességet, amelyet később, ha lehetőség adódik rá, vissza lehet alakítani a magasságba.
Ezt a "valamit" energiának hívják. Az előző szakaszban már röviden tárgyaltuk.
Ez a kétirányú csere vitathatatlanul az összeget sugallja
állandó érték: ha az egyik rész csökken, akkor a másiknak növekednie kell. Ez a két rész az energia összege? Nem egészen: A nehéz teher h magasságba emelésére irányuló erőfeszítés nagyobb, mint egy könnyű tárgy esetében. Nevezzük most egy tárgy anyagmennyiségét "tömegének", nyilvánvalóan a súlyával arányosnak, de mint később látni fogjuk, a tömeg fogalma ennél bonyolultabb.
Ha az energia megméri a terhelés megemelésére irányuló erőfeszítést, akkor az szükségszerűen arányos az m tömegével. Ezenkívül megszorozzuk a halmazt m-vel és írunk
Energia = E = mgh + mv 2/2
A már említett, jól megalapozott tény az a rendszer, amely nem avatkozik bele a környezetébe: Az összes energia (amelyet itt az (E) betű megjegyez) ugyanaz marad ("konzerválódik"). egy ingát, v = 0, és így a fenti egyenlet második tagja eltűnik, míg az első a maximális. Ezután, amikor a tömeg csökken, az mv 2/2 növekszik és az mgh csökken, amíg a rezgés legalacsonyabb szintje, ahol az első kifejezés a minimumra, a második a maximumra halad. A lengések alatt a folyamat megfordul, mindig ugyanabban a sorrendben.
A fenti egyenletben szereplő két kifejezésnek neve van: mgh a helyzet energiája, az úgynevezett potenciális energia, az mv 2/2 pedig a mozgás, a kinetikus energia .
Az E-érték pontos értéke nyilvánvalóan függ a h mérésének szintjétől (a padlótól? A tengerszinttől? A föld közepétől?). Különböző választások lehetségesek, és mindegyik más-más E értékhez vezet: a képlet tehát csak akkor szignifikáns, ha egyetlen referenciamagasságot választunk, aminek megadjuk a h = 0 értéket .
Az energia egyéb fajtái
A tankönyvek az energiát "egy bizonyos feladat elvégzésének képessége" -ként határozzák meg, a munkát pedig az "ellenállás távoli leküzdésére". Például, ha m a tégla tömege, a rá kifejtett erő mg, és ha a gravitációs vonzerővel szemben h magasságba emeljük, akkor egy W munkát kell elvégezni,
Ennek a téglának a sík talajon x távolságra történő húzása az F súrlódási erővel szemben hasonlóan megköveteli a munka végrehajtását
Emlékeztető: egy művet joule-ban mérnek James Prescott Joule (1818–89), az angliai manchesteri sörfőző emlékére, akinek tapasztalatai segítették megállapítani, hogy a hő az energia egyik formája (lásd alább), és nem a titokzatos folyadék. Mivel a munkát elvégezheti egy gép, kölcsönösen az energia nagyjából úgy határozható meg, mint bármi, ami a gépet megfordíthatja.
| ***** | Inga | Rakéta cső | Napszél | Izmok | Elektromos motor |
| Inga | ***** | gőzgép | x | x | Lift |
| Súrlódás | x | ***** | Solar sütő | Tűz | Elektromos sütő |
| x | x | Izzó, Nap | ***** | Szikrák | LED dióda |
| x | x | Mészeskemence | Zöld növények | ***** | Elemek |
| Szélturbinák | Hidroelektromos turbina | Hőelem | Napelemek | Flash Batterrie | ***** |