Այն ֆիզիկական մեծությունը, որը բնութագրում է մարմնի աշխատանք կատարելու ունակությունը, կոչվում էներգիա (E):
Իսկ թե որ մարմիններն են ընդունակ աշխատանք կատարելու, որոնք՝ ոչ, կարող ենք պարզել փորձի միջոցով:
Օրինակ
1-ին փորձում գունդը դնում ենք սեղանին, այն կպահպանի իր դադարի վիճակը, քանի որ նրա վրա ազդող ուժերը համակշռված են: Ուրեմն, այս դեպքում գունդն աշխատանք չի կատարում:
2-րդ փորձում գնդին հաղորդում ենք դեպի չորսուն ուղղված v արագություն (տե՛ս նկար): Հարվածելով չորսուին՝ գունդը տեղափոխում է այն և կատարում որոշակի աշխատանք:
3-րդ փորձում գունդը սեղանից բարձրացնում ենք վեր, և բաց թողնում: Գունդն իջնում է ներքև և 2-րդ գնդի նման տեղափոխում չորսուն:
Ուշադրություն
Աշխատանք կատարում են 2-րդ և 3-րդ գնդերը: Ուրեմն, նրանք օժտված են էներգիայով, իսկ առաջինը՝ ոչ:
Կինետիկ էներգիա
2-րդ գունդը 1-ից տարբերվում է շարժման վիճակով: 1-ինը գտնվում է դադարի վիճակում, իսկ 2 -րդը՝ շաժվում է: Ուստի բնական է ենթադրել, որ նրա էներգիան պայմանավորված է շարժումով և կախված է նրա արագությունից:
Մարմնի շարժումով պայմանավորված էներգիան կոչվում է կինետիկ էներգիա:
2-րդ փորձում չորսուին տեղափոխում է գնդիկի կողմից ազդող ուժը: Եթե S0 ճանապարհ անցնելուց հետո գնդիկը և չորսուն կանգ են առնում, ապա այդ ընթացքում գնդիկի կատարած աշխատանքը՝ A=FS0, որտեղ F-ը գնդիկի կողմից չորսուի վրա ազդող ուժն է:
Համաձայն Նյուտոնի III օրենքի, ինչ ուժով գնդիկն է ազդում չորսուի վրա, մոդուլով նրան հավասար, ուղղությամբ հակադիր ուժով էլ չորսուն է ազդում գնդիկի վրա: Այդ ուժի ազդեցության տակ գնդիկը կատարում է դանդաղող շարժում: Նյուտոնի II օրենքից` F=ma, որտեղ m-ը գնդի զանգվածն է, a-ն՝ նրա արագացումը: Դանդաղող շարժման դեպքում արգելակման ճանապարհը՝
S0=v22a
Տեղադրելով F−ի և S0-ի արտահայտությունները բանաձևի մեջ, կստանանք՝
A=FS0=mav22a=mv22
Դա այն աշխատանքն է, որը կարող է կատարել v արագությամբ շարժվող m զանգվածով մարմինը մինչև կանգ առնելը, և այն հաշվում են հետևյալ բանաձևով.
Eկ=mv22
Այսպիսով, մարմնի կինետիկ էներգիան հավասար է նրա զանգվածի և արագության քառակուսու արտադրյալի կեսին։
Պոտենցիալ էներգիա
Ուշադրություն
3-րդ գունդը 1-ից տարբերվում է դիրքով: 1-ինը գտնվում է սեղանին, իսկ 3-րդը՝ սեղանից h բարձրության վրա: 3-րդ գունդն իջնում է դեպի սեղանը՝ շնորհիվ Երկրի ձգողության: Հետևաբար, կարելի է եզրակացնել, որ նրա էներգիան պայմանավորված է Երկրի հետ փոխազդեցությամբ և կախված է գնդի բարձրությունից (դիրքից):
Մարմինների փոխազդեցությամբ պայմանավորված էներգիան կոչվում է պոտենցիալ էներգիա:
Ep=mgh
Այսպիսով, Երկրի հետ փոխազդեցության մեջ գտնվող մարմնի պոտենցիալ էներգիան հավասար է այդ մարմնի զանգվածի, ազատ անկման արագացման և մարմնի ունեցած բարձրության արտադրյալին։
Պոտենցիալ էներգիան հարաբերական մեծություն է և կախված է զրոյական մակարդակի ընտրությունից: Զրոյական մակարդակի ընտրությունը կամայական է: Բերված օրինակում այն հաշվեցինք սեղանի մակերևույթից, այսինքն՝ այն ընդունեցինք որպես բարձրության հաշվարկի զրոյական մակարդակ: Բայց մարմնի բարձրությունը կարելի է չափել նաև հատակից, Երկրի մակերևույթից կամ մեկ այլ մակարդակից:
Լրիվ մեխանիկական էներգիա
Մարմինների շարժումը և նրանց փոխազդեցությունն ուսումնասիրում է ֆիզիկայի մեխանիկա բաժինը: Ուստի ընդունված է մարմինների շարժումով և նրանց փոխազդեցությամբ պայմանավորված էներգիաներն անվանել մեխանիկական էներգիա:
Ուշադրություն
Մարմինը միաժամանակ կարող է ունենալ և՛ կինետիկ, և՛ պոտենցիալ էներգիա։
Օրինակ
Օրինակ՝h բարձրության վրա v արագությամբ շարժվող m զանգվածով մարմինն ունի շարժումով պայմանավորված Eկ=mv22 և Երկրի հետ փոխազդեցությամբ պայմանավորված E պ. =mgh պոտենցիալ էներգիաներ:
Մարմնի կինետիկ և պոտենցիալ էներգիաների գումարը կոչվում է լրիվ մեխանիկական էներգիա.
E =E կ +E պ
h բարձրության վրա v արագությամբ շարժվող մարմնի լրիվ մեխանիկական էներգիան.
Eլր=mv22+mgh
Արամ Բադալյանի ուսումնական բլոգ 