Oszczędzanie energii a pęd | Zachowanie pędu a zachowanie energii
Zachowanie energii i zachowanie pędu to dwa ważne tematy omawiane w fizyce. Te podstawowe pojęcia odgrywają ważną rolę w takich dziedzinach, jak astronomia, termodynamika, chemia, nauki jądrowe, a nawet systemy mechaniczne. Aby osiągnąć sukces w tych dziedzinach, niezbędne jest zrozumienie tych tematów. W tym artykule omówimy, czym jest zachowanie energii i zachowanie pędu, ich definicje, zastosowania tych dwóch tematów, podobieństwa i wreszcie różnicę między zasadą zachowania pędu a zasadą zachowania energii.
Zachowanie energii
Zachowanie energii to pojęcie omówione w mechanice klasycznej. Oznacza to, że całkowita ilość energii w systemie izolowanym jest zachowana. Jednak nie jest to do końca prawdą. Aby w pełni zrozumieć to pojęcie, należy najpierw zrozumieć pojęcie energii i masy. Energia to pojęcie nieintuicyjne. Termin „energia” pochodzi od greckiego słowa „energeia”, które oznacza działanie lub działanie. W tym sensie energia jest mechanizmem działania. Energia nie jest wielkością bezpośrednio obserwowalną. Można to jednak obliczyć, mierząc właściwości zewnętrzne. Energię można znaleźć w wielu formach. Energia kinetyczna, energia cieplna i energia potencjalna to tylko kilka z nich. Uważano, że energia jest zachowaną właściwością we wszechświecie, aż do czasu opracowania specjalnej teorii względności. Obserwacje reakcji jądrowych wykazały, że energia izolowanego układu nie jest zachowana. W rzeczywistości to połączona energia i masa są zachowywane w systemie izolowanym. Dzieje się tak, ponieważ energia i masa są wymienne. Daje go bardzo znane równanie E = mc2, gdzie E to energia, m to masa, a c to prędkość światła.
Zachowanie pędu
Pęd jest bardzo ważną właściwością poruszającego się obiektu. Pęd obiektu jest równy masie obiektu pomnożonej przez prędkość obiektu. Ponieważ masa jest skalarem, pęd jest również wektorem, który ma ten sam kierunek co prędkość. Jedną z najważniejszych praw dotyczących pędu jest druga zasada dynamiki Newtona. Stwierdza, że siła wypadkowa działająca na obiekt jest równa szybkości zmiany pędu. Ponieważ masa jest stała w mechanice nierelatywistycznej, tempo zmian pędu jest równe masie pomnożonej przez przyspieszenie obiektu. Najważniejszym wyprowadzeniem z tego prawa jest teoria zachowania pędu. Oznacza to, że jeśli siła wypadkowa działająca na system wynosi zero, całkowity pęd systemu pozostaje stały. Pęd jest zachowany nawet w skalach relatywistycznych. Pęd ma dwie różne formy. Pęd liniowy to pęd odpowiadający ruchom liniowym, a moment pędu to pęd odpowiadający ruchom kątowym. Obie te ilości są zachowane zgodnie z powyższymi kryteriami.
Jaka jest różnica między zasadą zachowania pędu a zasadą zachowania energii?
• Oszczędzanie energii jest prawdziwe tylko w skalach nierelatywistycznych i pod warunkiem, że nie zachodzą reakcje jądrowe. Pęd, liniowy lub kątowy, jest zachowany nawet w warunkach relatywistycznych.
• Oszczędność energii to zachowanie skalarne; dlatego przy wykonywaniu obliczeń należy uwzględnić całkowitą ilość energii. Pęd jest wektorem. Dlatego zachowanie pędu jest traktowane jako konserwacja kierunkowa. Wpływ na konserwację ma jedynie pęd na rozpatrywanym kierunku.
