Câu hỏi # 50cb6

Câu trả lời:

Năng lượng là một đại lượng cho biết bao nhiêu công việc có thể được thực hiện bởi đối tượng với năng lượng đó.

Giải trình:

Về mặt vật lý, năng lượng có thể được xác định theo số lượng công việc tối đa có thể được thực hiện. Để giải thích điều này kỹ hơn, trước tiên chúng ta hãy nghĩ về khái niệm công việc. Tôi sẽ chỉ nói về vật lý cổ điển ở đây.

Trong vật lý cổ điển, chuyển động của các vật thể bị chi phối bởi định luật thứ hai của Newton # vecF = mveca #, Ở đâu # vecF # là một lực lượng # m # một khối vật thể và # veca # một gia tốc cản trở. Điều này có nghĩa là một lực là thứ thay đổi cách di chuyển của một vật thể.

Tất nhiên chúng ta có thể thay đổi lực chúng ta tác dụng lên một hạt theo thời gian, hay đúng hơn, thông qua con đường mà nó đi. Do đó, chúng tôi xác định số lượng chúng tôi gọi là công việc, (# W #), bằng biểu thức sau # W = intvecF * dvecs #. Đây # dvecs = vecvdt # một vectơ chỉ dọc theo đường đi mà một hạt chiếm tỷ lệ thuận với vận tốc của hạt. Khi đường đi thẳng và lực cùng hướng với đường đi, điều này giảm xuống còn # W = FDeltas #.

Mặc dù chúng ta đã định nghĩa công việc này theo con đường mà lực tác động, chúng ta có thể hiểu rằng công việc cần thiết để thay đổi trạng thái của hạt từ hạt này sang hạt khác (ví dụ thay đổi tốc độ của hạt) chỉ phụ thuộc về tình hình ban đầu và cuối cùng. Để thấy điều này, chúng ta chỉ cần thực hiện tích phân bằng định luật thứ hai của Newton.

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

Bây giờ chúng tôi sử dụng # d / dt (v ^ 2) = d / dt ((dvecs) / dt * (dvecs) / dt) = 2 (d ^ 2vecs) / dt ^ 2 * (dvecs) / dt # thông qua quy tắc sản phẩm, vì vậy # W = m / 2intd / dt (v ^ 2) dt = m / 2 v ^ 2 _ "ban đầu" ^ "cuối cùng" = m / 2 (v_f ^ 2-v_i ^ 2) #.

Vì vậy, thực sự chúng ta chỉ cần biết vận tốc ban đầu và cuối cùng và khối lượng để biết công việc.

Bây giờ chúng ta định nghĩa một cái gì đó gọi là động năng của một vật #E_ "kin" = m / 2v ^ 2 #, vì thế # W = DeltaE_ "họ hàng". Lưu ý rằng # W # có thể là tiêu cực hoặc tích cực. Nếu # W # là tích cực, chúng tôi nói rằng công việc đã được thực hiện trên đối tượng, nếu nó là tiêu cực, chúng tôi nói rằng đối tượng đã thực hiện công việc. Kể từ khi # v ^ 2> 0 #, khối lượng công việc tối đa mà một vật thể chuyển động có thể thực hiện được đưa ra bởi động năng của nó.

Cho đến bây giờ chúng ta mới chỉ nói về các hạt chuyển động, nhưng có nhiều thứ khác mà chúng ta thấy khối lượng công việc này, hãy nghĩ về việc nén khí, điện và từ trường. Tuy nhiên, nói chung có thể gán giá trị cho một đối tượng thay đổi khi công việc đang được thực hiện. Vì vậy, khi chúng ta bằng cách nào đó có thể viết ra một biểu thức cho một giá trị # E # cho một đối tượng thay đổi khi đối tượng thực hiện công việc thông qua # W = DeltaE #, và khi # E = 0 # đối tượng không thể thực hiện công việc, chúng tôi gọi giá trị này là năng lượng.