Domanda n. 50cb6

Risposta:

L'energia è una quantità che indica quanto lavoro può essere svolto dall'oggetto con quell'energia.

Spiegazione:

Fisicamente parlando, l'energia può essere definita in termini di quantità massima di lavoro che può essere eseguita. Per spiegarlo con più attenzione, pensiamo innanzitutto alla nozione di lavoro. Parlerò solo di fisica classica qui.

Nella fisica classica, la mozione degli oggetti è governata dalla seconda legge di Newton # VecF = mveca #, dove # # VecF è una forza, # M # una massa di oggetti e # # Veca un'accelerazione di obetti. Ciò significa che una forza è qualcosa che cambia il modo in cui un oggetto si muove.

Ovviamente possiamo variare la forza che agiamo su una particella nel tempo, o meglio, attraverso il percorso che richiede. Definiamo quindi una quantità che chiamiamo lavoro, (# W #), dalla seguente espressione # W = intvecF * dvecs #. Qui # Dvecs = vecvdt # un vettore che punta lungo il percorso che una particella assume proporzionale alla velocità della particella. Quando il percorso è dritto e la forza nella stessa direzione del percorso, questo si riduce a # W = FDeltas #.

Anche se abbiamo definito questo lavoro in termini di percorso lungo il quale agisce una forza, possiamo capire che il lavoro necessario per cambiare lo stato di una particella da uno all'altro (ad esempio cambiare la velocità di una particella) dipende solo sulla situazione iniziale e finale. Per vedere questo, risolviamo l'integrale usando la seconda legge di Newton.

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

Ora usiamo # D / dt (v ^ 2) = d / dt ((dvecs) / dt * (dvecs) / dt) = 2 (d ^ 2vecs) / dt ^ 2 * (dvecs) / dt # tramite la regola del prodotto, quindi # W = m / 2intd / dt (v ^ 2) dt = m / 2 v ^ 2 _ "inizialmente" ^ "finalmente" = m / 2 (v_f ^ 2-v_i ^ 2) #.

Quindi, in effetti, abbiamo solo bisogno di conoscere le velocità iniziali e finali e la massa per conoscere il lavoro.

Ora definiamo qualcosa chiamata energia cinetica di un oggetto #E_ "kin" = m / 2v ^ 2 #, così # W = DeltaE_ "kin" #. Nota che # W # può essere sia negativo che positivo. Se # W # è positivo, diciamo che il lavoro è stato eseguito sull'oggetto, se è negativo, diciamo che l'oggetto ha eseguito il lavoro. Da # V ^ 2> 0 #, la quantità massima di lavoro che un oggetto in movimento può eseguire è data dalla sua energia cinetica.

Fino ad ora abbiamo parlato solo di particelle mobili, ma ci sono molte altre cose in cui vediamo questa quantità di lavoro, pensiamo alla compressione di gas, campi elettrici e magnetici. Tuttavia, in generale, è possibile assegnare un valore a un oggetto che cambia quando viene eseguito il lavoro. Quindi, quando possiamo in qualche modo scrivere un'espressione per un valore # E # per un oggetto che cambia quando l'oggetto esegue il lavoro via # W = DeltaE #, e quando # E = 0 # l'oggetto non può eseguire il lavoro, noi chiamiamo questo valore un'energia.