The; енергии
Потенциал и кинетика
Интересен момент за крайната скорост: Ако обект се спусне от дадена височина h, върху наклонена повърхност (без триене), наклонът може да се промени, може би дори формата на повърхността му, но когато достигне надолу, крайната скорост v винаги остава същата. Ако нямаше триене, скиорите, плъзгащи се нагоре и надолу по същия заснежен хълм, щяха да пристигнат със същата скорост, независимо дали поемат по леко наклонения начинаещ маршрут или по-стръмния маршрут, запазен за тези, които са обучени.
Намаляването на наклона намалява ускорението a, но също така удължава времето за спускане и тези два фактора се компенсират, оставяйки крайната скорост непроменена. Ако обектът падне вертикално от тази височина h, също се получава същата скорост и в този случай изчислението е по-лесно, както следва: Продължителността на падането е t. Дължината му е:
Умножете двете страни по g:
И тъй като крайната скорост е
Това последно уравнение показва, че когато обектът загуби височина и че ако нищо не възпрепятства неговото движение, v 2 се увеличава пропорционално и както беше казано, този растеж е независим от поетия път.
Този обмен между h и v 2 също е в другата посока: обект, изтласкан нагоре по наклон, намалява с "v 2" пропорционално на усилването на височината си h. Мраморен цилиндър, търкалящ се в гладка кухина, набира скорост, когато се приближава до дъното, след което го губи, докато бързо се изкачва от другата страна. Ако нямаше триене, той щеше да се върне в разгара на заминаването си.
Обикновено махало или дете на люлка също обменя височина и v 2 и обратно. А велосипедистите знаят, че като набират скорост надолу по хълм, те могат да получат височина при следващото изкачване. Сякаш височината ни дава нещо, с което можем да придобием скорост, която впоследствие, ако се появи възможност, може да се превърне обратно във височина отново.
Това „нещо“ се нарича енергия. Той вече беше обсъден накратко в предишен раздел.
Тази двупосочна размяна предполага, че, може би, сумата
е постоянна стойност: ако едната част намалее, другата трябва да се увеличи. Дали тези две части са сумата от енергията? Не съвсем: Усилието да се вдигне тежък товар на височина h е по-голямо, отколкото за лек обект. Нека сега наречем количеството материя, което има даден обект, неговата „Маса“, очевидно пропорционална на теглото му, но както ще видим по-късно, понятието маса е по-сложно от това.
Ако енергията измерва усилието за повдигане на товар, тя непременно е пропорционална на неговата маса m. Също така умножаваме множеството по m и записваме
Енергия = E = mgh + mv 2/2
Добре установен факт, който вече е предизвикан, е този на системата, която не пречи на околната среда: Цялата енергия (отбелязана тук с буквата (E) остава идентична („запазва се“). В крайната точка на трептене на махало, v = 0, и така вторият член в горното уравнение изчезва, докато първият е в своя максимум. След това, когато масата намалява, mv 2/2 се увеличава и mgh намалява, докато най-ниското ниво на трептене, където първият член преминава към минимума, а вторият към максимума. По време на трептенията процесът се обръща, винаги в същия ред.
Двата термина в горното уравнение имат имена: mgh е енергията на положението, наречена потенциална енергия, и mv 2/2 е енергията, дължаща се на движение, кинетична енергия .
Точната стойност, представляваща E, очевидно ще зависи от нивото на измерване на h (подът? Нивото на морето? Центърът на земята?). Възможни са различни избори и всеки води до различна стойност на E: следователно формулата е значима само ако е избрана единична референтна височина, на която даваме стойността h = 0 .
Други разновидности на енергията
Учебниците определят енергията като „способността да се свърши определена работа“, а те определят работата като „преодоляване на съпротивлението от разстояние“. Например, ако m е масата на тухла, приложената към нея сила е mg и повдигането й на височина h срещу привличането на гравитацията изисква извършването на работа W, с
Плъзгането на тази тухла на разстояние х върху равна земя, срещу силата на триене F, също изисква изпълнението на работата
Напомняне: работата се измерва в джаули, в памет на Джеймс Прескот Джоул (1818-89), пивовар от Манчестър, Англия, чийто опит помогна да се установи, че топлината е форма на енергия (вж. По-долу), а не определено импрегниране на мистериозна течност. Тъй като работата може да се извършва от машина, взаимно, енергията може да бъде грубо дефинирана като всичко, което може да завърти машина.
| ***** | Махало | Ракетна тръба | Слънчев вятър | Мускули | Електрически мотор |
| Махало | ***** | парна машина | х | х | Асансьор |
| Триене | х | ***** | Слънчева фурна | Пожар | Електрическа фурна |
| х | х | Крушка, слънце | ***** | Искри | LED диод |
| х | х | Пещ за негасена вар | Зелени растения | ***** | Батерии |
| Вятърни турбини | Хидроелектрическа турбина | Термодвойка | Слънчеви панели | Flash Batterrie | ***** |