Praca, moc, energia potencjalna grawitacyjna i spężystości, praca a energia potencjalna, energia kinetyczna, praca a energia kinetyczna, zasada zachowania energii mechanicznej

1. Praca - skalarna wielkość fizyczna, miara ilości energii przekazywanej między układami fizycznymi w procesach mechanicznych, elektrycznych, termodynamicznych i innych; oznacza formę zmian energii, nie zaś jedną z form energii.
Jednostką miary pracy w układzie jednostek miar SI jest dżul (J) określany jako niuton?metr:
1J= 1N*1m
Praca jest większa, gdy wykonuje ją większa siła lub gdy przesunięcie (droga) jest większe. Wzór na pracę - W=F*s

2. Moc oznacza się ją literą P i jest to wielkość fizyczna, której miarą jest iloraz wykonanej pracy do czasu, w którym ta praca została wykonana.
P = W/t
Jednostką mocy jest 1 wat (oznaczany literą W - nie mylić jednostki z oznaczeniem pracy).
W = J/s
Jeden wat to moc urządzenia, które pracę jednego dżula wykonuje w ciągu jednej sekundy.
Moc chwilowa to granica, do której zmierza stosunek pracy do czasu, gdy czas wykonywania pracy zmierza do zera.

3. Energia potencjalna - energia jaką ma układ ciał umieszczony w polu sił zachowawczych wynikająca z rozmieszczenia tych ciał. Równa jest pracy jaką trzeba wykonać, aby uzyskać dane rozmieszczenia ciał, wychodząc od innego rozmieszczenia, dla którego umownie przyjmuje się jej wartość równą zero. Podobnie jak pracę energię potencjalną mierzy się w dżulach [J]. Jej wzor to

Ep= m*g*h

4. Energii potencjalna grawitacyjna - dzieli sie na 2 częśći : jednorodne lub centralne. Pole jednrodne występuje na niezbyt dużych wysokości i niezbyt dużych odległości (znacznie mniejszych od promienia Ziemi). Przyrost energii potencjalnej grawitacji ciała jest równy pracy siły zewnętrznej, wykonanej przy jego podnoszeniu na wysokość h.
Energia potencjalna grawitacji ciała o masie m umieszczonego na wysokość h nad poziom odniesienia (poziom ziemi) jest równa iloczynowi masy, przyspieszenia ziemnskiego g i wysokości
Ep= W= Fs = m*g*h
Pole centralne - występuje w zagadnieniach, w których trzeba rozpatrywać zmiany energii grawitacyjnej w skali porównywalnej do odległości od źródeł grawitacji (np. w lotach kosmicznych, oddziaływaniach międzyplanetarnych)

5. Energia potencjalna sprężystości jest energią określaną dla ciała odkształcanego sprężyście. Energia ta jest proporcjonalna do kwadratu odkształcenia od położenia równowagi. W przypadku odkształconej sprężyny opisuje ją wzór
Ep = 0.5k*x2

gdzie:
k - współczynnik sprężystości [N/m],
x - odkształcenie, odległość od położenia równowagi [m].

Wzór na energię potencjalną odkształconej sprężyny można wyprowadzić wykorzystując wzór na siłę sprężystości
Fs= -k * x
gdzie: Fs - siła sprężystości [N].
Ponieważ praca ta jest różnicą energii końcowej i początkowej, a w położeniu równowagi energia potencjalna jest równa 0. Stąd wynika wzór na energię potencjalną.

6. Praca a energia potencjalna - podczas wykonywania pracy rośnie energia potencjalna. Zjawisko powstania przyrostu energi potencjalnej :
W=Fg*h jest to praca wykonana przeciwko sile ciężkości.
Fg=m*g jest to siła ciężkości. Po podstawieniu otrzymamy:
Ep= m*g*h czyli wzór na energię potencjalną.

7. Energia kinetyczna - to energia ciała, związana z jego ruchem.
Energia kinetyczna ciała jest wprost proporcjonalna do masy ciała i kwadratu jego prędkości.
Ek = m*v2/2

8. Praca a energia kinetyczna
Przyrost energii kinetycznej jest równy wykonanej pracy - W= Ek
Pracę wyrażamy wzorem W=F*s a siłę zgodnie z II zasadą dynamiki - F=m*a
Droga w ruchu jednostajnie przyśpieszonym jest wyrażona wzorem
Po podstawieniu otrzymamy :
Ek = m*a2*t2/2

W zwiazku z w/w im więcej pracy wykona ciało tym większa będzie energia kinetyczna.

9. Zasada zachowania enegii mechanicznej
W układzie izolowanym ciał całkowita energia mecxhaniczna (suma energii potencjalnej i kinetycznej) nie ulega zmianie
E= Ek Ep = constans
gdzie E => O - energia całkowita się nie zmienia.