მოკლედ პოტენციური და კინეტიკური ენერგია. კინეტიკური ენერგია პოტენციური ენერგიის წინააღმდეგ
1. გარკვეული სიმაღლიდან დედამიწაზე ჩამოვარდნილი ქვა დედამიწის ზედაპირზე ნაკბენს ტოვებს. დაცემის დროს ის მუშაობს ჰაერის წინააღმდეგობის დასაძლევად, ხოლო მიწასთან შეხების შემდეგ ის მუშაობს ნიადაგის წინააღმდეგობის ძალის დასაძლევად, რადგან მას აქვს ენერგია. თუ ჰაერს ჩაასხამთ საცობით დახურულ ქილაში, მაშინ გარკვეული ჰაერის წნევის დროს საცობი ამოფრინდება ქილიდან, ხოლო ჰაერი შეასრულებს მუშაობას ქილის კისერზე საცობის ხახუნის დასაძლევად. ის ფაქტი, რომ ჰაერს აქვს ენერგია. ამრიგად, სხეულს შეუძლია შეასრულოს მუშაობა, თუ მას აქვს ენერგია. ენერგია აღინიშნება ასო \(E\) . სამუშაო ერთეული - \( \) = 1 ჯ.
სამუშაოს შესრულებისას იცვლება სხეულის მდგომარეობა და იცვლება მისი ენერგია. ენერგიის ცვლილება უდრის შესრულებულ სამუშაოს: (E=A \) .
2. პოტენციური ენერგია არის სხეულების ან სხეულის ნაწილებს შორის ურთიერთქმედების ენერგია, მათი ფარდობითი პოზიციიდან გამომდინარე.
ვინაიდან სხეულები ურთიერთობენ დედამიწასთან, მათ აქვთ დედამიწასთან ურთიერთქმედების პოტენციური ენერგია.
თუ მასის სხეული \(m\) სიმაღლიდან ეცემა \(h_1 \) სიმაღლეზე \(h_2 \) , მაშინ გრავიტაციის მუშაობა (F_т \) განყოფილებაში \(h=h_1- h_2 \) უდრის: \(A = F_тh = mgh = მგ(h_1 - h_2) \)ან \(A = mgh_1 - mgh_2 \) (ნახ. 48).
მიღებულ ფორმულაში, (mgh_1 \) ახასიათებს სხეულის საწყის პოზიციას (მდგომარეობას), \(mgh_2 \) ახასიათებს სხეულის საბოლოო პოზიციას (მდგომარეობას). მნიშვნელობა \(mgh_1=E_(n1) \) - სხეულის პოტენციური ენერგია საწყისი მდგომარეობა; მნიშვნელობა \(mgh_2=E_(n2) \) არის სხეულის პოტენციური ენერგია საბოლოო მდგომარეობაში.
ამრიგად, გრავიტაციის მიერ შესრულებული სამუშაო უდრის სხეულის პოტენციური ენერგიის ცვლილებას. ნიშანი „–“ ნიშნავს, რომ როდესაც სხეული ქვევით მოძრაობს და, შესაბამისად, როდესაც პოზიტიურ სამუშაოს ასრულებს გრავიტაცია, სხეულის პოტენციური ენერგია მცირდება. თუ სხეული მაღლა იწევს, მაშინ გრავიტაციის მიერ შესრულებული სამუშაო უარყოფითია და სხეულის პოტენციური ენერგია იზრდება.
თუ სხეული დედამიწის ზედაპირთან შედარებით გარკვეულ სიმაღლეზეა, მაშინ მისი პოტენციური ენერგია არის ამ სახელმწიფოსუდრის (E_п=mgh \) . პოტენციური ენერგიის ღირებულება დამოკიდებულია იმაზე, თუ რა დონეზეა იგი იზომება. დონე, სადაც პოტენციური ენერგია ნულის ტოლია, ეწოდება ნულოვანი დონე.
კინეტიკური ენერგიისგან განსხვავებით, პოტენციურ ენერგიას ფლობენ სხეულები მოსვენებულ მდგომარეობაში. ვინაიდან პოტენციური ენერგია ურთიერთქმედების ენერგიაა, ის ეხება არა ერთ სხეულს, არამედ ურთიერთმოქმედ სხეულთა სისტემას. IN ამ შემთხვევაშიეს სისტემა შედგება დედამიწისა და მასზე აწეული სხეულისგან.
3. ელასტიურად დეფორმირებულ სხეულებს აქვთ პოტენციური ენერგია. დავუშვათ, რომ ზამბარის მარცხენა ბოლო ფიქსირდება და მის მარჯვენა ბოლოზე დამაგრებულია წონა. თუ ზამბარა შეკუმშულია, მისი მარჯვენა ბოლო გადაინაცვლებს (x_1 \)-ით, მაშინ გაზაფხულზე წარმოიქმნება ელასტიური ძალა (F_(control1) \), მიმართული მარჯვნივ (ნახ. 49).
თუ ახლა ზამბარას თავისთვის დავტოვებთ, მაშინ მისი მარჯვენა ბოლო გადავა, ზამბარის გახანგრძლივება იქნება \(x_2\) და დრეკადობის ძალა \(F_(upr2)\) .
დრეკადობის ძალის მიერ შესრულებული სამუშაო ტოლია
\[ A=F_(av)(x_1-x_2)=k/2(x_1+x_2)(x_1-x_2)=kx_1^2/2-kx_2^2/2 \]
(kx_1^2/2=E_(n1) \) - წყაროს პოტენციური ენერგია საწყის მდგომარეობაში, \(kx_2^2/2=E_(n2) \) - ზამბარის პოტენციური ენერგია საბოლოო მდგომარეობაში. სახელმწიფო. დრეკადობის ძალის მიერ შესრულებული სამუშაო უდრის ზამბარის პოტენციური ენერგიის ცვლილებას.
შეგიძლიათ დაწეროთ \(A=E_(p1)-E_(p2) \) , ან \(A=-(E_(p2)-E_(p1)) \) , ან \(A=-E_(p ) \) .
ნიშანი „–“ გვიჩვენებს, რომ ზამბარის დაჭიმვის და შეკუმშვისას ელასტიური ძალა ახდენს უარყოფით მუშაობას, ზამბარის პოტენციური ენერგია იზრდება და როდესაც ზამბარა წონასწორობის მდგომარეობაში გადადის, დრეკადობის ძალა მუშაობს დადებითად, ხოლო პოტენციალი ენერგია მცირდება.
თუ ზამბარა დეფორმირებულია და მისი ხვეულები გადაადგილებულია წონასწორობის პოზიციის მიმართ მანძილით \(x\), მაშინ ზამბარის პოტენციური ენერგია ამ მდგომარეობაში უდრის (E_п=kx^2/2 \). ) .
4. მოძრავ სხეულებს ასევე შეუძლიათ სამუშაოს შესრულება. მაგალითად, მოძრავი დგუში შეკუმშავს გაზს ცილინდრში, მოძრავი ჭურვი ხვრეტავს სამიზნეს და ა.შ. ამიტომ მოძრავ სხეულებს აქვთ ენერგია. ენერგია, რომელსაც ფლობს მოძრავი სხეული ე.წ კინეტიკური ენერგია . კინეტიკური ენერგია (E_к \) დამოკიდებულია სხეულის მასაზე და მის სიჩქარეზე \(E_к=mv^2/2\) . ეს გამომდინარეობს სამუშაო ფორმულის ტრანსფორმაციისგან.
სამუშაო \(A=FS\). ძალა \(F=ma \) . ამ გამოთქმის სამუშაო ფორმულაში ჩანაცვლებით, მივიღებთ (A=maS \) . ვინაიდან (2aS=v^2_2-v^2_1 \) , მაშინ \(A=m(v^2_2-v^2_1)/2 \) ან \(A=mv^2_2/2- mv ^2_1/2 \) , სადაც \(mv^2_1/2=E_(k1) \) - სხეულის კინეტიკური ენერგია პირველ მდგომარეობაში, \(mv^2_2/2=E_(k2) \) - კინეტიკური ენერგიის სხეულები მეორე მდგომარეობაში. ამრიგად, ძალის მოქმედება უდრის სხეულის კინეტიკური ენერგიის ცვლილებას: \(A=E_(k2)-E_(k1) \) , ან (A=E_k \) . ეს განცხადება - კინეტიკური ენერგიის თეორემა.
თუ ძალა ასრულებს დადებით მუშაობას, მაშინ სხეულის კინეტიკური ენერგია იზრდება, თუ ძალის მუშაობა უარყოფითია, მაშინ სხეულის კინეტიკური ენერგია მცირდება.
5. სრული მექანიკური ენერგია\(E\) სხეულები - ფიზიკური რაოდენობამისი პოტენციალის \(E_п \) და კინეტიკური \(E_п \) ენერგიის ჯამის ტოლია: \(E=E_п+E_к \) .
დაე, სხეული ვერტიკალურად დაეცეს ქვემოთ და A წერტილში იყოს დედამიწის ზედაპირთან შედარებით სიმაღლეზე (h_1 \) და ჰქონდეს სიჩქარე (v_1 \) (ნახ. 50). B წერტილში სხეულის სიმაღლე \(h_2\) და სიჩქარე \(v_2\) შესაბამისად, A წერტილში სხეულს აქვს პოტენციური ენერგია (E_(п1) \) და კინეტიკური ენერგია \(E_(k1) \) , ხოლო B წერტილში - პოტენციური ენერგია \(E_(p2)\) და კინეტიკური ენერგია \(E_(k2)\) .
როდესაც სხეული მოძრაობს A წერტილიდან B წერტილამდე, მიზიდულობის ძალა მუშაობს A-ს ტოლი. როგორც ნაჩვენებია, (A=-(E_(p2)-E_(p1)) \) , ისევე როგორც \ (A=E_( k2)-E_(k1) \) . ამ ტოლობების მარჯვენა გვერდების გათანაბრებით, მივიღებთ: \(-(E_(p2)-E_(p1))=E_(k2)-E_(k1) \), საიდან \(E_(k1)+E_(p1)=E_(p2)+E_(k2) \)ან \(E_1=E_2 \) .
ეს თანასწორობა გამოხატავს მექანიკური ენერგიის შენარჩუნების კანონს: შენარჩუნებულია სხეულთა დახურული სისტემის მთლიანი მექანიკური ენერგია, რომელთა შორისაც მოქმედებს კონსერვატიული ძალები (გრავიტაციული ან დრეკადი ძალები).
რეალურ სისტემებში მოქმედებს ხახუნის ძალები, რომლებიც არ არის კონსერვატიული, შესაბამისად, ასეთ სისტემებში მთლიანი მექანიკური ენერგია არ არის დაცული, ის გარდაიქმნება შიდა ენერგიად.
Ნაწილი 1
1. ეს ორი სხეული დედამიწის ზედაპირიდან ერთსა და იმავე სიმაღლეზეა. ერთი სხეულის მასა \(m_1 \) სამჯერ მეტია მეორე სხეულის მასაზე \(m_2 \) . დედამიწის ზედაპირთან შედარებით, პოტენციური ენერგია
1) პირველი სხეული 3-ჯერ აღემატება მეორე სხეულის პოტენციურ ენერგიას
2) მეორე სხეული 3-ჯერ აღემატება პირველ სხეულს პოტენციურ ენერგიას
3) პირველი სხეული 9-ჯერ მეტია მეორე სხეულის პოტენციურ ენერგიაზე
4) მეორე სხეული 9-ჯერ მეტია პირველი სხეულის პოტენციურ ენერგიაზე
2. შეადარე პოტენციური ენერგიაბურთი დედამიწის პოლუსზე და მოსკოვის განედზე, თუ ის დედამიწის ზედაპირთან შედარებით იმავე სიმაღლეზეა.
1) \(E_п=E_м \)
2) \(E_п>E_მ\)
3) \(E_გვ
3. სხეული ვერტიკალურად ზევით არის გადაყრილი. მისი პოტენციური ენერგია
1) იგივეა სხეულის მოძრაობის ნებისმიერ მომენტში
2) მაქსიმალური მოძრაობის დაწყების მომენტში
3) მაქსიმალური ტრაექტორიის ზედა წერტილში
4) მინიმალური ტრაექტორიის ზედა წერტილში
4. როგორ შეიცვლება ზამბარის პოტენციური ენერგია, თუ მისი დაგრძელება შემცირდება 4-ჯერ?
1) გაიზრდება 4-ჯერ
2) გაიზრდება 16-ჯერ
3) შემცირდება 4-ჯერ
4) შემცირდება 16-ჯერ
5. ვაშლი, რომლის წონაა 150 გ, 1 მ სიმაღლეზე დგას მაგიდასთან შედარებით, რა არის ვაშლის პოტენციური ენერგია იატაკთან შედარებით?
1) 0.15 ჯ
2) 0.165 ჯ
3) 1,5 ჯ
4) 1.65 ჯ
6. მოძრავი სხეულის სიჩქარე 4-ჯერ შემცირდა. ამავე დროს, მისი კინეტიკური ენერგია
1) გაიზარდა 16-ჯერ
2) შემცირდა 16-ჯერ
3) გაიზარდა 4-ჯერ
4) შემცირდა 4-ჯერ
7. ორი სხეული ერთი და იგივე სიჩქარით მოძრაობს. მეორე სხეულის მასა 3-ჯერ აღემატება პირველს. ამ შემთხვევაში მეორე სხეულის კინეტიკური ენერგია
1) 9-ჯერ მეტი
2) 9-ჯერ ნაკლები
3) 3-ჯერ მეტი
4) 3-ჯერ ნაკლები
8. მასწავლებლის საჩვენებელი მაგიდის ზედაპირიდან სხეული იატაკზე ეცემა. (უგულებელყოთ ჰაერის წინააღმდეგობა.) სხეულის კინეტიკური ენერგია
1) მინიმალური იატაკის ზედაპირის მიღწევისას
2) მინიმალურია მოძრაობის დაწყების მომენტში
3) იგივეა სხეულის მოძრაობის ნებისმიერ მომენტში
4) მაქსიმალური მოძრაობის დაწყების მომენტში
9. წიგნს, რომელიც დაეცა იატაკზე, ჰქონდა 2,4 ჯ კინეტიკური ენერგია, მაგიდის სიმაღლე 1,2 მ-ია? ჰაერის წინააღმდეგობის უგულებელყოფა.
1) 0,2 კგ
2) 0,288 კგ
3) 2.0 კგ
4) 2,28 კგ
10. რა სიჩქარით უნდა გადააგდოთ 200 გ მასის სხეული დედამიწის ზედაპირიდან ვერტიკალურად ზევით ისე, რომ მისი პოტენციური ენერგია მოძრაობის უმაღლეს წერტილში იყოს 0,9 ჯ-ის ტოლი? ჰაერის წინააღმდეგობის უგულებელყოფა. სხეულის პოტენციური ენერგია იზომება დედამიწის ზედაპირიდან.
1) 0,9 მ/წმ
2) 3.0 მ/წმ
3) 4,5 მ/წმ
4) 9.0 მ/წმ
11. დაადგინეთ კორესპონდენცია ფიზიკურ რაოდენობას (მარცხენა სვეტი) და ფორმულას შორის, რომლითაც იგი გამოითვლება (მარჯვენა სვეტი). თქვენს პასუხში ჩაწერეთ ზედიზედ არჩეული პასუხების რიცხვები.
ფიზიკური რაოდენობა
ა. სხეულის დედამიწასთან ურთიერთქმედების პოტენციური ენერგია
B. კინეტიკური ენერგია
ბ. დრეკადობის დეფორმაციის პოტენციური ენერგია
ენერგეტიკის ცვლილების ბუნება
1) (E=mv^2/2 \)
2) \(E=kx^2/2 \)
3) \(E=mgh\)
12. ბურთი ვერტიკალურად ზევით დააგდეს. დაადგინეთ კორესპონდენცია ბურთის ენერგიას (მარცხენა სვეტი) და მისი ცვლილების ბუნებას (მარჯვენა სვეტი) შორის დინამომეტრის ზამბარის დაჭიმვისას. თქვენს პასუხში ჩაწერეთ ზედიზედ არჩეული პასუხების რიცხვები.
ფიზიკური რაოდენობა
ა. პოტენციური ენერგია
B. კინეტიკური ენერგია
B. მთლიანი მექანიკური ენერგია
ენერგეტიკის ცვლილების ბუნება
1) მცირდება
2) მატულობს
3) არ იცვლება
Მე -2 ნაწილი
13. 700 მ/წმ სიჩქარით მოძრავი 10გრ ტყვია 2,5სმ სისქის დაფას გახვრიტა და დაფიდან გამოსვლისას 300მ/წმ სისწრაფე ჰქონდა. დაადგინეთ დაფაზე ტყვიაზე მოქმედი საშუალო წევის ძალა.
პასუხები
პოტენციური ენერგია არის ენერგია, რომელიც განისაზღვრება ურთიერთმოქმედი სხეულების ან იმავე სხეულის ნაწილების ფარდობითი პოზიციით.
მაგალითად, დედამიწაზე აწეულ სხეულს აქვს პოტენციური ენერგია, რადგან სხეულის ენერგია დამოკიდებულია მისა და დედამიწის შედარებით მდებარეობაზე და მათ ურთიერთმიზიდულობაზე. დედამიწაზე მყოფი სხეულის პოტენციური ენერგია ნულის ტოლია. და ამ სხეულის პოტენციური ენერგია, ამაღლებული გარკვეულ სიმაღლეზე, განისაზღვრება გრავიტაციის მიერ შესრულებული სამუშაოებით, როდესაც სხეული დაეცემა დედამიწაზე. კაშხლით შენახული მდინარის წყალი უზარმაზარი პოტენციური ენერგიაა. ჩამოვარდნილი, ის მუშაობს, ამოძრავებს ელექტროსადგურების მძლავრ ტურბინებს.
სხეულის პოტენციური ენერგია აღინიშნება სიმბოლოთ E p.
ვინაიდან E p = A, მაშინ
E p =ფჰ
E გვ= გმჰ
E გვ- პოტენციური ენერგია; გ– თავისუფალი ვარდნის აჩქარება 9,8 ნ/კგ-ის ტოლი; მ- სხეულის მასა, თ- სიმაღლე, რომელზედაც აწეულია სხეული.
კინეტიკური ენერგია არის ენერგია, რომელსაც აქვს სხეული მისი მოძრაობის გამო.
სხეულის კინეტიკური ენერგია დამოკიდებულია მის სიჩქარეზე და მასაზე. მაგალითად, რაც უფრო დიდია მდინარეში წყლის ვარდნის სიჩქარე და რაც უფრო დიდია ამ წყლის მასა, მით უფრო ძლიერად ბრუნავს ელექტროსადგურების ტურბინები.
mv 2
E k = --
2
ეკ- კინეტიკური ენერგია; მ- სხეულის მასა; ვ- სხეულის მოძრაობის სიჩქარე.
ბუნებაში, ტექნოლოგიასა და ყოველდღიურ ცხოვრებაში, ერთი ტიპის მექანიკური ენერგია ჩვეულებრივ გარდაიქმნება მეორეში: პოტენციალი კინეტიკური და კინეტიკური პოტენციურად.
მაგალითად, როდესაც წყალი კაშხალიდან ვარდება, მისი პოტენციური ენერგია გარდაიქმნება კინეტიკურ ენერგიად. მოძრავ ქანქარში ამ ტიპის ენერგია პერიოდულად გარდაიქმნება ერთმანეთში.
ნებისმიერი სხეულის მოძრაობაში დაყენების წინაპირობაა ხელოვნების ნაწარმოები. ამავდროულად, ამ სამუშაოს შესასრულებლად საჭიროა გარკვეული ენერგიის დახარჯვა.
ენერგია ახასიათებს სხეულს სამუშაოს წარმოების უნარის თვალსაზრისით. ენერგიის ერთეული არის ჯული, შემოკლებით [J].
ნებისმიერი მექანიკური სისტემის მთლიანი ენერგია უდრის პოტენციალისა და კინეტიკური ენერგიის ჯამს. აქედან გამომდინარე, ჩვეულებრივ უნდა განვასხვავოთ პოტენციური და კინეტიკური ენერგია, როგორც მექანიკური ენერგიის ტიპები.
თუ ვსაუბრობთ ბიომექანიკურ სისტემებზე, მაშინ ასეთი სისტემების მთლიანი ენერგია დამატებით შედგება მეტაბოლური პროცესების თერმული და ენერგიისგან.
სხეულების იზოლირებულ სისტემებში, როდესაც მათზე მოქმედებს მხოლოდ გრავიტაცია და ელასტიურობა, მთლიანი ენერგიის ღირებულება უცვლელია. ეს განცხადება არის ენერგიის შენარჩუნების კანონი.
რა არის მექანიკური ენერგიის ორივე ტიპი?
პოტენციური ენერგიის შესახებ
პოტენციური ენერგია არის ენერგია, რომელიც განისაზღვრება სხეულების ფარდობითი პოზიციით ან ამ სხეულების კომპონენტების ერთმანეთთან ურთიერთქმედებით. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ეს ენერგია განისაზღვრება მანძილი სხეულებს შორის.
მაგალითად, როდესაც სხეული ეცემა და მოძრაობს მიმდებარე სხეულები მისი დაცემის გზაზე, გრავიტაცია აწარმოებს დადებით მუშაობას. და, პირიქით, სხეულის ზევით აწევის შემთხვევაში, შეიძლება ვისაუბროთ ნეგატიური სამუშაოს წარმოებაზე.
შესაბამისად, თითოეულ სხეულს, როდესაც მდებარეობს დედამიწის ზედაპირიდან გარკვეულ მანძილზე, აქვს პოტენციური ენერგია. რაც უფრო დიდია სხეულის სიმაღლე და მასა, მით მეტია სხეულის მიერ შესრულებული სამუშაოს ღირებულება. ამავდროულად, პირველ მაგალითში, როდესაც სხეული დაეცემა, პოტენციური ენერგია უარყოფითი იქნება, ხოლო ამაღლებისას პოტენციური ენერგია დადებითია.
ეს აიხსნება სიმძიმის მუშაობის თანაბარი მნიშვნელობით, მაგრამ პოტენციური ენერგიის ცვლილების საპირისპირო ნიშნით.
ასევე, ურთიერთქმედების ენერგიის გაჩენის მაგალითი შეიძლება იყოს ელასტიური დეფორმაციის ობიექტი - შეკუმშული ზამბარა: გასწორებისას მუშაობა შესრულდება დრეკადობის ძალით. აქ საუბარია სამუშაოს შესრულებაზე ელასტიური დეფორმაციის დროს სხეულის კომპონენტების ერთმანეთთან შედარებით მდებარეობის ცვლილების გამო.
ინფორმაციის შესაჯამებლად აღვნიშნავთ, რომ აბსოლუტურად ყველა ობიექტს, რომელზეც გავლენას ახდენს გრავიტაცია ან ელასტიურობა, ექნება პოტენციური განსხვავების ენერგია.
კინეტიკური ენერგიის შესახებ
კინეტიკური ენერგია არის ენერგია, რომლის შედეგადაც სხეულები იწყებენ ფლობას მოძრაობის პროცესი. ამის საფუძველზე მოსვენებულ სხეულთა კინეტიკური ენერგია ნულის ტოლია.
ამ ენერგიის რაოდენობა უდრის იმ სამუშაოს, რომელიც უნდა გაკეთდეს იმისათვის, რომ სხეული მოსვენებული მდგომარეობიდან ამოიღოთ და ამით მოძრაობდეს. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, კინეტიკური ენერგია შეიძლება გამოიხატოს, როგორც განსხვავება მთლიან ენერგიასა და დასვენების ენერგიას შორის.
მოძრავი სხეულის მიერ შესრულებული მთარგმნელობითი სამუშაო პირდაპირ დამოკიდებულია მასაზე და სიჩქარეზე კვადრატში. ბრუნვის მოძრაობა დამოკიდებულია ინერციის მომენტზე და კუთხური სიჩქარის კვადრატზე.
მოძრავი სხეულების ჯამური ენერგია მოიცავს ორივე სახის შესრულებულ სამუშაოს იგი განისაზღვრება შემდეგი გამოთქმის მიხედვით: . კინეტიკური ენერგიის ძირითადი მახასიათებლები:
- ადიტიურობა– განსაზღვრავს კინეტიკურ ენერგიას, როგორც სისტემის ენერგიას, რომელიც შედგება მატერიალური წერტილების სიმრავლისგან და ტოლია ამ სისტემის თითოეული წერტილის მთლიანი კინეტიკური ენერგიისა;
- უცვლელობასაცნობარო სისტემის ბრუნვის მიმართ - კინეტიკური ენერგია დამოუკიდებელია წერტილის სიჩქარის პოზიციისა და მიმართულებისგან;
- კონსერვაცია- მახასიათებელი მიუთითებს, რომ სისტემების კინეტიკური ენერგია უცვლელია ნებისმიერი ურთიერთქმედების დროს, იმ შემთხვევებში, როდესაც იცვლება მხოლოდ მექანიკური მახასიათებლები.
პოტენციური და კინეტიკური ენერგიის მქონე სხეულების მაგალითები
ყველა ობიექტს, რომელიც ამაღლებულია და მდებარეობს დედამიწის ზედაპირიდან გარკვეულ მანძილზე სტაციონარულ მდგომარეობაში, შეუძლია ჰქონდეს პოტენციური ენერგია. მაგალითად, ეს ამწეზე აწეული ბეტონის ფილა, რომელიც სტაციონარულ მდგომარეობაშია, დამუხტული ზამბარა.
მოძრავ მანქანებს, ისევე როგორც, ზოგადად, ნებისმიერ მოძრავ ობიექტს აქვს კინეტიკური ენერგია.
ამავდროულად, ბუნებაში, ყოველდღიურ ცხოვრებაში და ტექნოლოგიაში, პოტენციური ენერგია შეიძლება გარდაიქმნას კინეტიკურ ენერგიად, ხოლო კინეტიკური ენერგია, პირიქით, პოტენციურ ენერგიად.
ბურთი, რომელიც ისვრის გარკვეული წერტილიდან სიმაღლეზე: უმაღლეს მდგომარეობაში ბურთის პოტენციური ენერგია მაქსიმალურია, ხოლო კინეტიკური ენერგიის მნიშვნელობა ნულის ტოლია, ვინაიდან ბურთი არ მოძრაობს და ისვენებს. სიმაღლის კლებასთან ერთად პოტენციური ენერგია თანდათან მცირდება შესაბამისად. როდესაც ბურთი მიაღწევს დედამიწის ზედაპირს, ის შემოვა; იმ მომენტში კინეტიკური ენერგია იზრდება და პოტენციური ენერგია ნულის ტოლი იქნება.
ენერგია ყველაზე მნიშვნელოვანი ცნებაა მექანიკაში. რა არის ენერგია? არსებობს მრავალი განმარტება და აქ არის ერთი მათგანი.
რა არის ენერგია?
ენერგია არის სხეულის უნარი აკეთოს სამუშაო.
განვიხილოთ სხეული, რომელიც მოძრაობდა რაღაც ძალების გავლენით და შეცვალა სიჩქარე v 1 → v 2 → . ამ შემთხვევაში სხეულზე მოქმედმა ძალებმა გარკვეული სამუშაო შეასრულეს A.
სხეულზე მოქმედი ყველა ძალის მიერ შესრულებული სამუშაო ტოლია შედეგად მიღებული ძალის მიერ შესრულებული სამუშაოს.
F r → = F 1 → + F 2 →
A = F 1 · s · cos α 1 + F 2 · s · cos α 2 = F р cos α .
დავამყაროთ კავშირი სხეულის სიჩქარის ცვლილებასა და სხეულზე მოქმედი ძალების მიერ შესრულებულ სამუშაოს შორის. სიმარტივისთვის ჩავთვლით, რომ სხეულზე მოქმედებს ერთი ძალა F →, რომელიც მიმართულია სწორი ხაზის გასწვრივ. ამ ძალის გავლენით სხეული ერთნაირად აჩქარებული და სწორი ხაზით მოძრაობს. ამ შემთხვევაში ვექტორები F → , v → , a → , s → ემთხვევა მიმართულებით და შეიძლება ჩაითვალოს ალგებრულ სიდიდეებად.
F → ძალით შესრულებული სამუშაო უდრის A = F s-ს. სხეულის მოძრაობა გამოიხატება ფორმულით s = v 2 2 - v 1 2 2 a. აქედან:
A = F s = F v 2 2 - v 1 2 2 a = m a v 2 2 - v 1 2 2 a
A = m v 2 2 - m v 2 2 2 = m v 2 2 2 - m v 2 2 2 .
როგორც ვხედავთ, ძალის მიერ შესრულებული სამუშაო პროპორციულია სხეულის სიჩქარის კვადრატის ცვლილებისა.
განმარტება. Კინეტიკური ენერგია
სხეულის კინეტიკური ენერგია უდრის სხეულის მასისა და მისი სიჩქარის კვადრატის ნამრავლის ნახევარს.
კინეტიკური ენერგია არის სხეულის მოძრაობის ენერგია. ნულოვანი სიჩქარით ის ნულია.
თემა კინეტიკური ენერგიის შესახებ
კვლავ მივმართოთ განხილულ მაგალითს და ჩამოვაყალიბოთ თეორემა სხეულის კინეტიკური ენერგიის შესახებ.
კინეტიკური ენერგიის თეორემა
სხეულზე მიმართული ძალის მიერ შესრულებული სამუშაო უდრის სხეულის კინეტიკური ენერგიის ცვლილებას. ეს განცხადება ასევე მართალია, როდესაც სხეული მოძრაობს სიდიდისა და მიმართულების შეცვლის ძალის გავლენის ქვეშ.
A = E K 2 - E K 1 .
ამრიგად, v → სიჩქარით მოძრავი m მასის სხეულის კინეტიკური ენერგია უდრის იმ სამუშაოს, რომელიც ძალამ უნდა შეასრულოს სხეულის ამ სიჩქარემდე აჩქარებისთვის.
A = m v 2 2 = E K.
სხეულის შესაჩერებლად სამუშაო უნდა გაკეთდეს
A = - m v 2 2 =- E K
კინეტიკური ენერგია არის მოძრაობის ენერგია. კინეტიკურ ენერგიასთან ერთად არის პოტენციური ენერგიაც, ანუ სხეულებს შორის ურთიერთქმედების ენერგია, რაც დამოკიდებულია მათ მდებარეობაზე.
მაგალითად, სხეული აწეულია დედამიწის ზედაპირზე. რაც უფრო მაღალია ის, მით მეტია პოტენციური ენერგია. როდესაც სხეული ეცემა გრავიტაციის გავლენის ქვეშ, ეს ძალა მუშაობს. უფრო მეტიც, სიმძიმის მუშაობა განისაზღვრება მხოლოდ სხეულის ვერტიკალური მოძრაობით და არ არის დამოკიდებული ტრაექტორიაზე.
Მნიშვნელოვანი!
ზოგადად, ჩვენ შეგვიძლია ვისაუბროთ პოტენციურ ენერგიაზე მხოლოდ იმ ძალების კონტექსტში, რომელთა მუშაობა არ არის დამოკიდებული სხეულის ტრაექტორიის ფორმაზე. ასეთ ძალებს უწოდებენ კონსერვატიულ (ან დისპაციურს).
გაფანტული ძალების მაგალითები: გრავიტაცია, ელასტიური ძალა.
როდესაც სხეული ვერტიკალურად მაღლა მოძრაობს, გრავიტაცია უარყოფითად მოქმედებს.
განვიხილოთ მაგალითი, როდესაც ბურთი გადავიდა h 1 სიმაღლის წერტილიდან h 2 სიმაღლის წერტილში.
ამ შემთხვევაში, სიმძიმის ძალამ შეასრულა სამუშაო ტოლი
A = - m g (h 2 - h 1) = - (m g h 2 - m g h 1) .
ეს სამუშაო უდრის საპირისპირო ნიშნით აღებულ m g h ცვლილებას.
მნიშვნელობა E P = m g h არის პოტენციური ენერგია გრავიტაციულ ველში. ნულოვან დონეზე (დედამიწაზე) სხეულის პოტენციური ენერგია ნულის ტოლია.
განმარტება. Პოტენციური ენერგია
პოტენციური ენერგია არის სისტემის მთლიანი მექანიკური ენერგიის ნაწილი, რომელიც მდებარეობს გაფანტული (კონსერვატიული) ძალების ველში. პოტენციური ენერგია დამოკიდებულია იმ წერტილების პოზიციაზე, რომლებიც ქმნიან სისტემას.
ჩვენ შეგვიძლია ვისაუბროთ პოტენციურ ენერგიაზე გრავიტაციის ველში, შეკუმშული ზამბარის პოტენციურ ენერგიაზე და ა.შ.
გრავიტაციის მიერ შესრულებული სამუშაო უდრის საპირისპირო ნიშნით აღებული პოტენციური ენერგიის ცვლილებას.
A = - (E P 2 - E P 1) .
ნათელია, რომ პოტენციური ენერგია დამოკიდებულია ნულოვანი დონის არჩევანზე (OY ღერძის წარმოშობა). ხაზგასმით აღვნიშნოთ, რომ ფიზიკური მნიშვნელობა არის შეცვლა პოტენციური ენერგია, როდესაც სხეულები მოძრაობენ ერთმანეთთან შედარებით. ნულოვანი დონის ნებისმიერი არჩევანისთვის, პოტენციური ენერგიის ცვლილება იგივე იქნება.
დედამიწის გრავიტაციულ ველში სხეულების მოძრაობის გაანგარიშებისას, მაგრამ მისგან მნიშვნელოვან დისტანციებზე, აუცილებელია გავითვალისწინოთ უნივერსალური მიზიდულობის კანონი (გრავიტაციული ძალის დამოკიდებულება დედამიწის ცენტრამდე დაშორებაზე) . წარმოვადგინოთ ფორმულა, რომელიც გამოხატავს სხეულის პოტენციური ენერგიის დამოკიდებულებას.
E P = - G m M r.
აქ G არის გრავიტაციული მუდმივი, M არის დედამიწის მასა.
გაზაფხულის პოტენციური ენერგია
წარმოვიდგინოთ, რომ პირველ შემთხვევაში ავიღეთ ზამბარა და გავაგრძელეთ x ოდენობით. მეორე შემთხვევაში ჯერ ზამბარა გავაგრძელეთ 2 x-ით და შემდეგ x-ით შევამცირეთ. ორივე შემთხვევაში ზამბარა x-ით იყო გადაჭიმული, მაგრამ ეს კეთდებოდა სხვადასხვა გზით.
ამ შემთხვევაში, ელასტიური ძალის მიერ შესრულებული სამუშაო, როდესაც ზამბარის სიგრძე იცვლება x-ით ორივე შემთხვევაში, იყო იგივე და ტოლი
A y p r = - A = - k x 2 2 .
რაოდენობას E y p = k x 2 2 ეწოდება შეკუმშული ზამბარის პოტენციური ენერგია. იგი უდრის დრეკადობის ძალის მიერ შესრულებულ სამუშაოს სხეულის მოცემული მდგომარეობიდან ნულოვანი დეფორმაციის მდგომარეობაში გადასვლისას.
თუ შეამჩნევთ შეცდომას ტექსტში, მონიშნეთ იგი და დააჭირეთ Ctrl+Enter
ენერგია არის ის, რაც სიცოცხლეს შესაძლებელს ხდის არა მხოლოდ ჩვენს პლანეტაზე, არამედ სამყაროშიც. თუმცა, ეს შეიძლება იყოს ძალიან განსხვავებული. ასე რომ, სითბო, ხმა, სინათლე, ელექტროენერგია, მიკროტალღები, კალორია არის ენერგიის სხვადასხვა სახეობა. ეს ნივთიერება აუცილებელია ჩვენს ირგვლივ მიმდინარე ყველა პროცესისთვის. დედამიწაზე ყველაფერი ენერგიის უმეტეს ნაწილს მზისგან იღებს, მაგრამ არსებობს სხვა წყაროები. მზე მას ჩვენს პლანეტაზე გადასცემს იმდენს, რამდენსაც ერთდროულად გამოიმუშავებს 100 მილიონი ყველაზე ძლიერი ელექტროსადგური.
რა არის ენერგია?
ალბერტ აინშტაინის მიერ წამოყენებული თეორია იკვლევს მატერიასა და ენერგიას შორის ურთიერთობას. ამ დიდმა მეცნიერმა შეძლო დაემტკიცებინა ერთი ნივთიერების მეორეში გარდაქმნის უნარი. აღმოჩნდა, რომ ენერგია არის ყველაზე მნიშვნელოვანი ფაქტორი სხეულების არსებობაში, ხოლო მატერია მეორეხარისხოვანია.
ენერგია, ზოგადად, არის რაიმე სახის სამუშაოს შესრულების უნარი. სწორედ ის დგას ძალის კონცეფციის უკან, რომელსაც შეუძლია სხეულის გადაადგილება ან ახალი თვისებების მინიჭება. რას ნიშნავს ტერმინი "ენერგია"? ფიზიკა ფუნდამენტური მეცნიერებაა, რომელსაც მრავალი მეცნიერი მიუძღვნა სხვადასხვა ეპოქის და ქვეყნიდან. არისტოტელემ ასევე გამოიყენა სიტყვა „ენერგია“ ადამიანის საქმიანობის აღსანიშნავად. ბერძნულიდან თარგმნილი, "ენერგია" არის "აქტიურობა", "ძალა", "მოქმედება", "ძალა". პირველად ეს სიტყვა გამოჩნდა ბერძენი მეცნიერის ტრაქტატში, სახელწოდებით "ფიზიკა".
ახლა საყოველთაოდ მიღებული გაგებით, ეს ტერმინი გამოიყენა ინგლისელმა ფიზიკოსმა ეს მნიშვნელოვანი მოვლენა ჯერ კიდევ 1807 წელს მოხდა. XIX საუკუნის 50-იან წლებში. ინგლისელმა მექანიკოსმა უილიამ ტომსონმა პირველად გამოიყენა "კინეტიკური ენერგიის" კონცეფცია, ხოლო 1853 წელს შოტლანდიელმა ფიზიკოსმა უილიამ რანკინმა შემოიღო ტერმინი "პოტენციური ენერგია".
დღეს ეს სკალარული რაოდენობა ფიზიკის ყველა დარგშია. ეს არის მატერიის მოძრაობისა და ურთიერთქმედების სხვადასხვა ფორმის ერთი საზომი. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, იგი წარმოადგენს ერთი ფორმის მეორეში გადაქცევის საზომს.
საზომი ერთეულები და სიმბოლოები
ენერგიის ოდენობა იზომება ამ სპეციალურ ერთეულს, ენერგიის სახეობიდან გამომდინარე, შეიძლება ჰქონდეს განსხვავებული აღნიშვნები, მაგალითად:
- W არის სისტემის მთლიანი ენერგია.
- Q - თერმული.
- U - პოტენციალი.
ენერგიის სახეები
ბუნებაში ბევრი სხვადასხვა სახის ენერგია არსებობს. მთავარია:
- მექანიკური;
- ელექტრომაგნიტური;
- ელექტრო;
- ქიმიური;
- თერმული;
- ბირთვული (ატომური).
არსებობს ენერგიის სხვა სახეობები: მსუბუქი, ხმა, მაგნიტური. ბოლო წლების განმავლობაში, ფიზიკოსების მზარდი რაოდენობა მიდრეკილია ეგრეთ წოდებული "ბნელი" ენერგიის არსებობის ჰიპოთეზისკენ. ამ ნივთიერების თითოეულ ადრე ჩამოთვლილ ტიპს აქვს საკუთარი მახასიათებლები. მაგალითად, ხმის ენერგიის გადაცემა შესაძლებელია ტალღების გამოყენებით. ისინი ხელს უწყობენ ადამიანებისა და ცხოველების ყურებში ყურის ბარტყის ვიბრაციას, რომლის წყალობითაც ისმის ბგერები. სხვადასხვა ქიმიური რეაქციების დროს გამოიყოფა ყველა ორგანიზმის სიცოცხლისთვის აუცილებელი ენერგია. ნებისმიერი საწვავი, საკვები, ბატარეები, ბატარეები ამ ენერგიის შესანახია.
ჩვენი ვარსკვლავი დედამიწას აძლევს ენერგიას ელექტრომაგნიტური ტალღების სახით. ეს არის ერთადერთი გზა, რომელიც მას შეუძლია გადალახოს სივრცის უზარმაზარი. თანამედროვე ტექნოლოგიების წყალობით, როგორიცაა მზის პანელები, ჩვენ შეგვიძლია მისი მაქსიმალური ეფექტის გამოყენება. ჭარბი გამოუყენებელი ენერგია გროვდება ენერგიის სპეციალურ საწყობებში. ენერგიის ზემოთ ჩამოთვლილ სახეობებთან ერთად ხშირად გამოიყენება თერმული წყაროები, მდინარეები, ოკეანეები და ბიოსაწვავი.
მექანიკური ენერგია
ამ ტიპის ენერგია შესწავლილია ფიზიკის ფილიალში, რომელსაც ეწოდება "მექანიკა". იგი აღინიშნება ასო E. ის იზომება ჯოულებში (J). რა არის ეს ენერგია? მექანიკური ფიზიკა სწავლობს სხეულების მოძრაობას და მათ ურთიერთქმედებას ერთმანეთთან ან გარე ველებთან. ამ შემთხვევაში სხეულების მოძრაობით გამოწვეულ ენერგიას კინეტიკური ეწოდება (აღნიშნავს Ek-ით), ხოლო ენერგიას, რომელიც გამოწვეულია გარე ველებით - პოტენციალი (Ep). მოძრაობისა და ურთიერთქმედების ჯამი წარმოადგენს სისტემის მთლიან მექანიკურ ენერგიას.
ორივე ტიპის გამოთვლის ზოგადი წესი არსებობს. ენერგიის რაოდენობის დასადგენად, უნდა გამოვთვალოთ სამუშაო, რომელიც საჭიროა სხეულის ნულოვანი მდგომარეობიდან მოცემულ მდგომარეობაში გადასაყვანად. უფრო მეტიც, რაც მეტი სამუშაო იქნება, მით მეტი ენერგია ექნება სხეულს მოცემულ მდგომარეობაში.
სახეობების გამოყოფა სხვადასხვა მახასიათებლების მიხედვით
ენერგიის გაზიარების რამდენიმე ტიპი არსებობს. სხვადასხვა კრიტერიუმების მიხედვით იყოფა: გარე (კინეტიკური და პოტენციური) და შიდა (მექანიკური, თერმული, ელექტრომაგნიტური, ბირთვული, გრავიტაციული). ელექტრომაგნიტური ენერგია, თავის მხრივ, იყოფა მაგნიტურ და ელექტრულ, ხოლო ბირთვული ენერგია სუსტი და ძლიერი ურთიერთქმედების ენერგიად.
კინეტიკური
ნებისმიერი მოძრავი სხეული ხასიათდება კინეტიკური ენერგიის არსებობით. მას ხშირად მამოძრავებელ ძალას უწოდებენ. მოძრავი სხეულის ენერგია იკარგება, როდესაც ის შენელდება. ამრიგად, რაც უფრო მაღალია სიჩქარე, მით მეტია კინეტიკური ენერგია.
როდესაც მოძრავი სხეული სტაციონარული ობიექტთან შედის კონტაქტში, კინეტიკური ნაწილი გადადის ამ უკანასკნელზე, რაც იწვევს მის მოძრაობას. კინეტიკური ენერგიის ფორმულა შემდეგია:
- E k = mv 2: 2,
სადაც m არის სხეულის მასა, v არის სხეულის სიჩქარე.
სიტყვებით, ეს ფორმულა შეიძლება გამოიხატოს შემდეგნაირად: ობიექტის კინეტიკური ენერგია უდრის მისი მასის ნამრავლის ნახევარს მისი სიჩქარის კვადრატში.
პოტენციალი
ამ ტიპის ენერგიას ფლობენ სხეულები, რომლებიც არიან რაიმე სახის ძალის ველში. ამრიგად, მაგნიტური ხდება მაშინ, როდესაც ობიექტი ექვემდებარება მაგნიტურ ველს. დედამიწაზე ყველა სხეულს აქვს პოტენციური გრავიტაციული ენერგია.
კვლევის ობიექტების თვისებებიდან გამომდინარე, მათ შეიძლება ჰქონდეთ სხვადასხვა ტიპის პოტენციური ენერგია. ამრიგად, ელასტიურ და დრეკად სხეულებს, რომლებსაც შეუძლიათ გაჭიმვა, აქვთ ელასტიურობის ან დაძაბულობის პოტენციური ენერგია. ნებისმიერი დაცემული სხეული, რომელიც ადრე უმოძრაო იყო, კარგავს პოტენციალს და იძენს კინეტიკას. ამ შემთხვევაში, ამ ორი ტიპის სიდიდე ექვივალენტური იქნება. ჩვენი პლანეტის გრავიტაციულ ველში პოტენციური ენერგიის ფორმულას შემდეგი ფორმა ექნება:
- E გვ =
mhg,
სადაც m არის სხეულის წონა; h არის სხეულის მასის ცენტრის სიმაღლე ნულოვანი დონის ზემოთ; g არის თავისუფალი ვარდნის აჩქარება.
სიტყვებით, ეს ფორმულა შეიძლება გამოიხატოს შემდეგნაირად: დედამიწასთან ურთიერთქმედების ობიექტის პოტენციური ენერგია უდრის მისი მასის ნამრავლს, გრავიტაციის აჩქარებას და სიმაღლეს, რომელზეც ის მდებარეობს.
ეს სკალარული რაოდენობა არის მატერიალური წერტილის (სხეულის) ენერგიის რეზერვის მახასიათებელი, რომელიც მდებარეობს პოტენციურ ძალის ველში და გამოიყენება კინეტიკური ენერგიის მისაღებად ველის ძალების მუშაობის გამო. ზოგჯერ მას უწოდებენ კოორდინატულ ფუნქციას, რომელიც არის ტერმინი სისტემის ლანგრანგში (დინამიური სისტემის ლაგრანჟის ფუნქცია). ეს სისტემა აღწერს მათ ურთიერთქმედებას.
პოტენციური ენერგია უდრის ნულს სივრცეში მდებარე სხეულების გარკვეული კონფიგურაციისთვის. კონფიგურაციის არჩევანი განისაზღვრება შემდგომი გამოთვლების მოხერხებულობით და ეწოდება "პოტენციური ენერგიის ნორმალიზაცია".
ენერგიის შენარჩუნების კანონი
ფიზიკის ერთ-ერთი ყველაზე ძირითადი პოსტულატი არის ენერგიის კონსერვაციის კანონი. მისი თქმით, ენერგია არსაიდან ჩნდება და არსად ქრება. ის მუდმივად იცვლება ერთი ფორმიდან მეორეში. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, მხოლოდ ენერგიის ცვლილება ხდება. მაგალითად, ფანრის ბატარეის ქიმიური ენერგია გარდაიქმნება ელექტრო ენერგიად, ხოლო მისგან სინათლედ და სითბოში. სხვადასხვა საყოფაცხოვრებო ტექნიკა ელექტროენერგიას გარდაქმნის შუქად, სითბოდ ან ხმად. ყველაზე ხშირად ცვლილების საბოლოო შედეგი არის სითბო და სინათლე. ამის შემდეგ ენერგია მიდის მიმდებარე სივრცეში.
ენერგიის კანონს შეუძლია ახსნას მრავალი მეცნიერი, რომლებიც ამტკიცებენ, რომ სამყაროში ენერგიის მთლიანი მოცულობა მუდმივად უცვლელი რჩება. ვერავინ შეძლებს ენერგიის ხელახლა შექმნას ან განადგურებას. მისი ერთ-ერთი ტიპის წარმოებისას ადამიანები იყენებენ საწვავის ენერგიას, ჩამოვარდნილ წყალს და ატომს. ამ შემთხვევაში, მისი ერთი ტიპი იქცევა მეორეში.
1918 წელს მეცნიერებმა შეძლეს დაემტკიცებინათ, რომ ენერგიის შენარჩუნების კანონი არის დროის მთარგმნელობითი სიმეტრიის მათემატიკური შედეგი - კონიუგირებული ენერგიის მნიშვნელობა. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ენერგია ინახება, რადგან ფიზიკის კანონები არ განსხვავდება სხვადასხვა დროს.
ენერგიის მახასიათებლები
ენერგია არის სხეულის უნარი აკეთოს სამუშაო. დახურულ ფიზიკურ სისტემებში ის ინახება მთელი დროის განმავლობაში (სანამ სისტემა დახურულია) და წარმოადგენს მოძრაობის სამი დანამატიდან ერთ-ერთ ინტეგრალს, რომელიც ინარჩუნებს თავის მნიშვნელობას მოძრაობის დროს. ესენია: ენერგია, მომენტი „ენერგიის“ ცნების დანერგვა მიზანშეწონილია, როდესაც ფიზიკური სისტემა დროში ერთგვაროვანია.
სხეულების შინაგანი ენერგია
ეს არის მოლეკულური ურთიერთქმედების და მოლეკულების თერმული მოძრაობების ენერგიის ჯამი, რომლებიც მას ქმნიან. მისი პირდაპირ გაზომვა შეუძლებელია, რადგან ეს არის სისტემის მდგომარეობის უნიკალური ფუნქცია. როდესაც სისტემა აღმოჩნდება მოცემულ მდგომარეობაში, მის შინაგან ენერგიას აქვს თანდაყოლილი ღირებულება, მიუხედავად სისტემის არსებობის ისტორიისა. შიდა ენერგიის ცვლილება ერთი ფიზიკური მდგომარეობიდან მეორეზე გადასვლისას ყოველთვის უდრის მის მნიშვნელობებს შორის სხვაობას საბოლოო და საწყის მდგომარეობებში.
გაზის შიდა ენერგია
გარდა მყარი ნივთიერებებისა, გაზებს აქვთ ენერგიაც. იგი წარმოადგენს სისტემის ნაწილაკების თერმული (ქაოტური) მოძრაობის კინეტიკურ ენერგიას, რომელიც მოიცავს ატომებს, მოლეკულებს, ელექტრონებს და ბირთვებს. იდეალური აირის შიდა ენერგია (აირის მათემატიკური მოდელი) არის მისი ნაწილაკების კინეტიკური ენერგიების ჯამი. ამ შემთხვევაში მხედველობაში მიიღება თავისუფლების ხარისხების რაოდენობა, რაც არის დამოუკიდებელი ცვლადების რაოდენობა, რომლებიც განსაზღვრავენ მოლეკულის პოზიციას სივრცეში.
ყოველწლიურად კაცობრიობა სულ უფრო მეტ ენერგორესურსს მოიხმარს. ყველაზე ხშირად, ნამარხი ნახშირწყალბადები, როგორიცაა ქვანახშირი, ნავთობი და გაზი, გამოიყენება ჩვენი სახლების განათებისა და გათბობისთვის, მანქანების მუშაობისთვის და სხვადასხვა მექანიზმებისთვის საჭირო ენერგიის მისაღებად. ისინი მიეკუთვნებიან არაგანახლებადი რესურსებს.
სამწუხაროდ, ჩვენი პლანეტის ენერგიის მხოლოდ მცირე ნაწილი მოდის განახლებადი რესურსებიდან, როგორიცაა წყალი, ქარი და მზე. დღეს მათი წილი ენერგეტიკულ სექტორში მხოლოდ 5%-ია. ხალხი კიდევ 3%-ს ატომურ ელექტროსადგურებში წარმოებული ატომური ენერგიის სახით იღებს.
მათ აქვთ შემდეგი რეზერვები (ჯოულებში):
- ბირთვული ენერგია - 2 x 10 24;
- გაზისა და ნავთობის ენერგია - 2 x 10 23;
- პლანეტის შიდა სითბო არის 5 x 10 20.
დედამიწის განახლებადი რესურსების წლიური ღირებულება:
- მზის ენერგია - 2 x 10 24;
- ქარი - 6 x 10 21;
- მდინარეები - 6,5 x 10 19;
- ზღვის მოქცევა - 2.5 x 10 23.
მხოლოდ დედამიწის არაგანახლებადი ენერგეტიკული რეზერვებიდან განახლებადზე დროული გადასვლის შემთხვევაში კაცობრიობას აქვს ჩვენს პლანეტაზე ხანგრძლივი და ბედნიერი არსებობის შანსი. მოწინავე განვითარების განსახორციელებლად, მეცნიერები მთელს მსოფლიოში აგრძელებენ ენერგიის სხვადასხვა თვისებების გულდასმით შესწავლას.
Ჩატვირთვა...
