Energian säästäminen vs. vauhti | Momentumin säästäminen vs. energian säästäminen
Energian säästäminen ja liikemäärän säilyttäminen ovat kaksi tärkeätä aihetta fysiikassa. Näillä peruskäsitteillä on tärkeä rooli esimerkiksi tähtitieteessä, termodynamiikassa, kemiassa, ydintieteessä ja jopa mekaanisissa järjestelmissä. Näiden aiheiden ymmärtäminen on elintärkeää, jotta voimme pärjätä näillä aloilla. Tässä artikkelissa aiomme keskustella mitä energiansäästö ja liikemäärän säilyminen ovat, niiden määritelmät, näiden kahden aiheen sovellukset, samankaltaisuudet ja lopuksi ero liikemäärän säilyttämisen ja energiansäästön välillä
Energian säästäminen
Energian säästäminen on käsite, josta keskustellaan klassisessa mekaniikassa. Tässä todetaan, että eristetyn järjestelmän energian kokonaismäärä on säilynyt. Tämä ei kuitenkaan ole täysin totta. Tämän käsitteen ymmärtämiseksi täysin on ensin ymmärrettävä energian ja massan käsite. Energia on ei-intuitiivinen käsite. Termi "energia" on johdettu kreikkalaisesta sanasta "energeia", joka tarkoittaa toimintaa tai toimintaa. Tässä mielessä energia on toiminnan taustalla oleva mekanismi. Energia ei ole suoraan havaittavissa oleva määrä. Se voidaan kuitenkin laskea mittaamalla ulkoiset ominaisuudet. Energiaa voi löytää monessa muodossa. Kineettinen energia, lämpöenergia ja potentiaalinen energia ovat muutamia. Energian uskottiin olevan maailmankaikkeuden konservoitunut ominaisuus, kunnes erityinen suhteellisuusteoria kehitettiin. Ydinreaktioiden havainnot osoittivat, että eristetyn järjestelmän energiaa ei ole säilynyt. Itse asiassa yhdistetty energia ja massa säilytetään eristetyssä järjestelmässä. Tämä johtuu siitä, että energia ja massa ovat keskenään vaihdettavissa. Sen antaa hyvin kuuluisa yhtälö E = mc2, jossa E on energia, m on massa ja c on valon nopeus.
Momentumin säilyttäminen
Momentum on liikkuvan kohteen erittäin tärkeä ominaisuus. Kohteen liikemäärä on yhtä suuri kuin kohteen massa kerrottuna kohteen nopeudella. Koska massa on skalaari, liikemäärä on myös vektori, jolla on sama suunta kuin nopeudella. Yksi tärkeimmistä vauhtia koskevista laeista on Newtonin toinen liikelaki. Siinä todetaan, että esineeseen vaikuttava nettovoima on yhtä suuri kuin momentin muutosnopeus. Koska massa on vakio ei-relativistisessa mekaniikassa, momentin muutosnopeus on yhtä suuri kuin massa kerrottuna kohteen kiihtyvyydellä. Tärkein johdatus tästä laista on impulssisuojelun teoria. Siinä todetaan, että jos järjestelmän nettovoima on nolla, järjestelmän kokonaismomentti pysyy vakiona. Vauhti säilyy myös suhteellisissa mittakaavoissa. Momentumilla on kaksi erilaista muotoa. Lineaarinen liikemäärä on lineaarisia liikkeitä vastaava liikemäärä ja kulmamomentti on kulmaliikkeitä vastaava liikemäärä. Molemmat määrät säilytetään yllä olevien kriteerien mukaisesti.
Mitä eroa on liikemäärän ja energian säästämisen välillä?
• Energiansäästö pätee vain ei-relativistisiin mittakaavoihin ja edellyttäen, että ydinreaktioita ei tapahdu. Momentti, joko lineaarinen tai kulmikas, säilyy myös suhteellisissa olosuhteissa.
• Energiansäästö on skalaarinen säästö; siksi kokonaisenergiamäärä on otettava huomioon laskelmia tehtäessä. Momentum on vektori. Siksi impulssisuojelua pidetään suuntautuvana säilytyksenä. Vain tarkastellun suunnan hetkellä on vaikutusta suojeluun.
