คำถาม # 50cb6

คำถาม # 50cb6
Anonim

ตอบ:

พลังงานเป็นปริมาณที่บอกว่าวัตถุสามารถทำงานได้มากเพียงใดด้วยพลังงานนั้น

คำอธิบาย:

การพูดทางกายภาพพลังงานสามารถกำหนดได้ในแง่ของปริมาณงานสูงสุดที่สามารถทำได้ เพื่ออธิบายเพิ่มเติมนี้อย่างรอบคอบก่อนอื่นให้เราคิดเกี่ยวกับแนวคิดของงาน ฉันจะพูดถึงฟิสิกส์คลาสสิกที่นี่เท่านั้น

ในฟิสิกส์คลาสสิกการเคลื่อนที่ของวัตถุถูกควบคุมโดยกฎข้อที่สองของนิวตัน # vecF = mveca #ที่ไหน # vecF # คือแรง # ม # มวลวัตถุและ # Veca # การเร่งความเร็วที่เป็นอุปสรรค ซึ่งหมายความว่าแรงเป็นสิ่งที่เปลี่ยนแปลงวิธีการเคลื่อนย้ายวัตถุ

แน่นอนว่าเราสามารถเปลี่ยนแปลงแรงที่กระทำต่ออนุภาคผ่านเวลาหรือผ่านเส้นทางที่ใช้ เราจึงกำหนดปริมาณงานที่เราเรียกว่า# W #) โดยการแสดงออกดังต่อไปนี้ # W = intvecF * dvecs #. ที่นี่ # dvecs = vecvdt # เวกเตอร์ชี้ไปตามเส้นทางที่อนุภาคใช้สัดส่วนกับความเร็วของอนุภาค เมื่อเส้นทางตรงและแรงในทิศทางเดียวกับเส้นทางสิ่งนี้จะลดลง # W = FDeltas #.

แม้ว่าเราได้กำหนดงานนี้ในแง่ของเส้นทางตามที่แรงกระทำเราสามารถทำงานได้ว่างานที่จำเป็นในการเปลี่ยนสถานะของอนุภาคจากที่หนึ่งไปยังอีก (เช่นเปลี่ยนความเร็วของอนุภาค) จะขึ้นอยู่กับ ในสถานการณ์เริ่มต้นและขั้นสุดท้าย เมื่อต้องการดูสิ่งนี้เราเพิ่งทำอินทิกรัลโดยใช้กฎข้อที่สองของนิวตัน

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

ตอนนี้เราใช้ # d / dt (V ^ 2) = d / dt ((dvecs) / dt * (dvecs) / dt) = 2 (d ^ 2vecs) / dt ^ 2 * (dvecs) / dt # ผ่านกฎผลิตภัณฑ์ดังนั้น # W = m / 2intd / dt (V ^ 2) dt = m / 2 V ^ 2 _ "ครั้งแรก" ^ "ในที่สุด" = m / 2 (v_f ^ 2-v_i ^ 2) #.

ดังนั้นแน่นอนเราต้องรู้ความเร็วเริ่มต้นและขั้นสุดท้ายและมวลเพื่อทราบการทำงาน

ตอนนี้เรากำหนดสิ่งที่เรียกว่าพลังงานจลน์ของวัตถุ #E_ "ญาติ" = m / 2V ^ 2 #ดังนั้น # W = DeltaE_ "ญาติ" #. สังเกตได้ว่า # W # สามารถเป็นได้ทั้งเชิงลบหรือบวก ถ้า # W # เป็นบวกเราพูดว่างานได้รับการดำเนินการกับวัตถุถ้ามันเป็นลบเราพูดว่าวัตถุได้ทำงาน ตั้งแต่ # v ^ 2> 0 #ปริมาณงานสูงสุดที่วัตถุเคลื่อนที่สามารถทำได้นั้นได้รับจากพลังงานจลน์

จนถึงขณะนี้เราได้พูดคุยเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของอนุภาคเท่านั้น แต่ยังมีอีกหลายสิ่งที่เราเห็นปริมาณงานนี้คิดเกี่ยวกับการบีบอัดแก๊สสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก อย่างไรก็ตามโดยทั่วไปแล้วมันเป็นไปได้ที่จะกำหนดค่าให้กับวัตถุที่เปลี่ยนแปลงเมื่อมีการทำงาน ดังนั้นเมื่อเราสามารถเขียนนิพจน์สำหรับค่าใดก็ได้ # E # สำหรับวัตถุที่เปลี่ยนแปลงเมื่อวัตถุทำงานผ่าน # W = DeltaE #, และเมื่อ # E = 0 # วัตถุไม่สามารถทำงานได้เราเรียกค่านี้ว่าพลังงาน