Enerģijas saglabāšana pret impulsu | Momenta saglabāšana pret enerģijas taupīšanu
Enerģijas saglabāšana un impulsa saglabāšana ir divas svarīgas fizikā apspriestās tēmas. Šiem pamatjēdzieniem ir liela nozīme tādās jomās kā astronomija, termodinamika, ķīmija, kodolzinātne un pat mehāniskās sistēmas. Lai gūtu izcilību šajās jomās, ir ļoti svarīgi iegūt skaidru izpratni par šīm tēmām. Šajā rakstā mēs apspriedīsim, kas ir enerģijas saglabāšana un impulsa saglabāšana, to definīcijas, šo divu tēmu pielietojumi, līdzības un visbeidzot atšķirība starp impulsa saglabāšanu un enerģijas saglabāšanu
Enerģijas taupīšana
Enerģijas saglabāšana ir jēdziens, kas tiek apspriests klasiskajā mehānikā. Tas norāda, ka kopējais enerģijas daudzums izolētā sistēmā tiek saglabāts. Tomēr tā nav gluži taisnība. Lai pilnībā izprastu šo jēdzienu, vispirms ir jāsaprot enerģijas un masas jēdziens. Enerģija ir neintuitīvs jēdziens. Termins “enerģija” ir atvasināts no grieķu vārda “energeia”, kas nozīmē darbību vai darbību. Šajā ziņā enerģija ir darbības mehānisms. Enerģija nav tieši novērojams daudzums. Tomēr to var aprēķināt, izmērot ārējās īpašības. Enerģiju var atrast dažādos veidos. Kinētiskā enerģija, siltumenerģija un potenciālā enerģija ir tikai daži no tiem. Tika uzskatīts, ka enerģija ir saglabājusies īpašība Visumā, līdz tika izstrādāta īpašā relativitātes teorija. Kodolreakciju novērojumi parādīja, ka izolētas sistēmas enerģija netiek saglabāta. Faktiski tā ir apvienotā enerģija un masa, kas tiek saglabāta izolētā sistēmā. Tas ir tāpēc, ka enerģija un masa ir savstarpēji aizstājamas. To sniedz ļoti slavenais vienādojums E=m c2, kur E ir enerģija, m ir masa un c ir gaismas ātrums.
Momenta saglabāšana
Momentums ir ļoti svarīga kustīga objekta īpašība. Objekta impulss ir vienāds ar objekta masu, kas reizināta ar objekta ātrumu. Tā kā masa ir skalārs, impulss ir arī vektors, kuram ir tāds pats virziens kā ātrumam. Viens no svarīgākajiem impulsa likumiem ir Ņūtona otrais kustības likums. Tajā teikts, ka tīrais spēks, kas iedarbojas uz objektu, ir vienāds ar impulsa izmaiņu ātrumu. Tā kā nerelativistiskajā mehānikā masa ir nemainīga, impulsa maiņas ātrums ir vienāds ar masu, kas reizināta ar objekta paātrinājumu. Vissvarīgākais atvasinājums no šī likuma ir impulsa saglabāšanas teorija. Tas norāda, ka, ja sistēmas neto spēks ir nulle, sistēmas kopējais impulss paliek nemainīgs. Impulss tiek saglabāts pat relatīvistiskos mērogos. Momentam ir divas dažādas formas. Lineārais impulss ir impulss, kas atbilst lineārām kustībām, un leņķiskais impulss ir impulss, kas atbilst leņķiskajām kustībām. Abi šie daudzumi tiek saglabāti saskaņā ar iepriekš minētajiem kritērijiem.
Kāda ir atšķirība starp impulsa saglabāšanu un enerģijas saglabāšanu?
• Enerģijas saglabāšana attiecas tikai uz nerelativistiskajiem mērogiem un ar nosacījumu, ka nenotiek kodolreakcijas. Lineārs vai leņķiskais impulss tiek saglabāts pat relativistiskajos apstākļos.
• Enerģijas saglabāšana ir skalāra saglabāšana; tāpēc, veicot aprēķinus, jāņem vērā kopējais enerģijas daudzums. Impulss ir vektors. Tāpēc impulsa saglabāšana tiek uztverta kā virziena saglabāšana. Tikai moments attiecīgajā virzienā ietekmē saglabāšanu.
