Una dintre caracteristicile oricărui sistem este saenergie cinetică și potențială. Dacă orice forță F acţionează asupra unui corp în repaus în aşa fel încât acesta din urmă să se miște, atunci se execută lucru dA. În acest caz, valoarea energiei cinetice dT devine mai mare, cu atât se lucrează mai mult. Cu alte cuvinte, puteți scrie egalitate:
dA = dT
Luând în considerare calea dR parcursă de corp și viteza dezvoltată dV, vom folosi a doua lege a lui Newton pentru forță:
F = (dV / dt) * m
Un punct important:această lege poate fi folosită dacă se ia un cadru de referință inerțial. Alegerea sistemului afectează valoarea energetică. În sistemul SI, energia este măsurată în jouli (J).
De aici rezultă că energia cinetică a unei particule sau a unui corp, caracterizată prin viteza de mișcare V și masa m, va fi:
T = ((V * V) * m) / 2
Se poate concluziona că energia cinetică este determinată de viteză și masă, fiind de fapt o funcție de mișcare.
Energiile cinetice și potențiale permitdescrie starea corpului. Dacă primul, așa cum am menționat deja, este direct legat de mișcare, atunci al doilea se aplică unui sistem de corpuri care interacționează. Energiile cinetice și potențiale sunt de obicei luate în considerare pentru exemple când forța care leagă corpurile nu depinde de traiectoria mișcării. În acest caz, doar pozițiile de început și de sfârșit sunt importante. Cel mai faimos exemplu este interacțiunea gravitațională. Dar dacă și traiectoria este importantă, atunci forța este disipativă (frecare).
În termeni simpli, energie potențialăreprezintă o oportunitate de a lucra. În consecință, această energie poate fi considerată sub forma muncii care trebuie făcută pentru a muta un corp dintr-un punct în altul. Acesta este:
dA = A * dR
Dacă energia potențială este notată cu dP, atunci obținem:
dA = - dP
O valoare negativă indică faptul că se lucrează din cauza scăderii dP. Pentru funcția cunoscută dP, este posibil să se determine nu numai modulul forței F, ci și vectorul direcției acesteia.
Schimbarea energiei cinetice este întotdeauna asociată cupotenţial. Acest lucru este ușor de înțeles dacă ne amintim legea de conservare a energiei a sistemului. Valoarea totală a T + dP la mutarea corpului rămâne întotdeauna neschimbată. Astfel, schimbarea în T are loc întotdeauna în paralel cu schimbarea în dP, acestea par să curgă una în alta, transformându-se.
Din moment ce energia cinetică și potențialăsunt interdependente, suma lor reprezintă energia totală a sistemului luat în considerare. În raport cu molecule, este energie internă și este întotdeauna prezentă atâta timp cât există cel puțin mișcare și interacțiune termică.
La efectuarea calculelor, sistemul este selectatnumărarea și orice moment arbitrar luat ca fiind cel inițial. Este posibil să se determine cu precizie valoarea energiei potențiale numai în zona de acțiune a unor astfel de forțe care, atunci când se efectuează un lucru, nu depind de traiectoria de mișcare a oricărei particule sau corp. În fizică, astfel de forțe sunt numite conservatoare. Ele sunt întotdeauna interconectate cu legea conservării energiei totale.
Un punct interesant:într-o situație în care influențele externe sunt minime sau nivelate, orice sistem studiat tinde întotdeauna către o astfel de stare atunci când energia sa potențială tinde spre zero. De exemplu, o minge aruncată atinge limita energiei sale potențiale în punctul de sus al traiectoriei, dar în același moment începe să se miște în jos, transformând energia acumulată în mișcare, în munca în curs de executare. Este de remarcat încă o dată că pentru energia potențială există întotdeauna o interacțiune a cel puțin două corpuri: de exemplu, în exemplul cu o minge, este influențată de gravitația planetei. Energia cinetică poate fi calculată individual pentru fiecare corp în mișcare.
