Потенциалды және кинетикалық энергия

Энергия ^[1] (гр. energeіa – әсер, әрекет) – материя қозғалысының әртүрлі формасының жалпы өлшеуіші.

Материя қозғалысының әртүрлі формалары бір-біріне айналып (түрленіп) отырады. 19 ғасырдың орта шенінде осы қозғалыстың барлық формалары бір-біріне белгілі бір сандық мөлшерде ғана айтылатындығы анықталды; осы жағдай “энергия” ұғымын енгізуге, яғни қозғалыстың әртүрлі физикалық формаларын бірыңғай өлшеуішпен өлшеуге мүмкіндік берді. “ Энергия” ұғымы сақталу заңына бағынады (қ. Энергияның сақталу заңы, Термодинамика). Энергия туралы түсінік мәңгілік қозғалтқыш жасаудың мүмкін еместігін дәлелдеуге байланысты пайда болды. Жұмыстың қоршаған ортадағы немесе жүйедегі белгілі бір өзгерістің (отынның жануы, судың құлауы, т.б.) нәтижесінде ғана орындалатындығы анықталды; дененің бір күйден басқа бір күйге ауысуы кезіндегі белгілі бір жұмысістеу қабілеті оның энергиясы деп аталды.

Қозғалыстың әртүрлі формасына сәйкес энергияның да бірнеше түрі бар (мысалы, механикалық энергия, химиялық энергия,электромагниттік энергия, гравитациялық энергия, ядролық энергия, т.б.) Физиканың даму процесінде энергия ұғымы нақтыланып әрі жалпыланып отырды. Энергия туралы ілімнің дамуындағы маңызды бір кезең үздіксіз ортадағы энергия қозғалысы мен “энергия ағыны” туралы ұғымның енгізілуі болды. Энергия ағыны деп энергия тығыздығы мен берілген ортадағы орын ауыстыру жылдамдығының көбейтіндісіне тең векторды айтады.

Кинетикалық энергия - қозғалыстың сандық мөлшерi болып табылады. Қозғалыстағы дененiң энергиясын кинетикалық энергия деп атайды.

.

Ал потенциалды күштің жұмысы кинетикалық энергиясының өзгерісіне тең болады, яғни

.

Денелердiң өзара орналасуына тәуелдi әсерлесу энергиясын потенциалдық энергия деп атайды.

Потенциалды күштердiң атқаратын жұмысы – терiс таңбамен алынған потенциалдық энергияның өзгерiсiне тең.

немесе

Импульс деген не

Айталық, ұшып келе жатқан теннис добы адамға қатты тисе де, адам оның әсерін ауырсынбайды, ал қатты тебілген футбол добының кездейсоқ тиіп кетуінен әркім-ақ сақтанады.

Төбешіктен жылдам сырғанап келе жатқан жеңіл арбашаны адам қолымен оңай тоқтата алады, ал автомобильді тіпті баяу жылжып келе жатса да тоқтату оңай соқпайды. Осындай мысалдар қозгалыстағы денені оның массасына да, жылдамдығына да байланысты болатын қандай да бір шамамен сипаттауға болады деген қорытындыға әкеледі. Мұндай физикалық шама дене импульсі (гр. impulsus —"соққы" дегенді білдіреді) немесе қозғалыс мөлшері деп аталады. Сонымен, дененің массасы мен оның қозғалыс жылдамдығының көбейтінідісіне тең болатын физикалық шама дене импульсі деп аталады:

мұндағы — жылдамдықпен қозғалып келе жатқан массасы m дененің импульсі.

Масса — скалярлық шама, ал жылдамдық векторлық шама болғандықтан, дене импульсі де векторлық шама болып табылады. Дене импульсі векторының бағыты жылдамдық бағытымен сәйкес келеді.

Бірліктердің халықаралық жүйесіндегі (SI) дене импульсінің бірлігі секундына килограмм-метр кг·м/с болып табылады.

Енді қандай да бір дене v₀ бастапқы жылдамдықпен қозғалып келе жатсын делік. Белгілі бір Δt уақыт ішінде дененің қозғалыс бағытында оған түсірілген тұрақты күшінің әрекетінен оның жылдамдығы -ға дейін өзгерсін. Егер үдеу жылдамдықтың өзгеру шапшаңдығын сипаттайтынын ескерсек, онда Ньютонның екінші заңынөрнектейтін формуласын немесе түрінде жазуға болады.

уақыт аралығының бастапқы мезетіндегі дене импульсін , ал осы уақыт аралығының соңғы мезетіндегісін деп белгілесек, онда соңғы формуланы: немесе түрінде жазуға болады, мұндағы шамасы уақыт аралығындағы дене импульсінің өзгерісі. Бұл формула Ньютонның екінші заңын импульстік түсінік тұрғысынан өрнектейді. Ньютон өзінің «Натурал философияның математикалық бастамалары» кітабында бұл заңды дәл осы түрде тұжырымдаған болатын.

Күш пен оның әрекет ету уақытының көбейтіндісі күш импульсі деп аталады.

Күш импульсі бағыты күш векторының бағытымен сәйкес келетін векторлық шама болып табылады.^[1]

SI жүйесіндегі күш импульсінің бірлігі — ньютон-секунд (Н • с).

Жаңадан енгізілген дене импульсі және күш импульсі физикалық шамаларын пайдалана отырып, Ньютонның екінші заңын төмендегідей тұжырымдауға болады: Дене импульсінің өзгерісі күш импульсіне тең. ^[2]

1. механикалық қозғалыстың өлшемі (қозғалыс мөлшері ұғыммен бірдей). Материяның барлық формаларының, оның ішінде электрмагниттік және гравитациялық өрістің де импульсті болады;^[1]

2. қандай да бір уақыт аралығындағы күш.^[2]

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: