Διατήρηση Ενέργειας έναντι Ορμής | Διατήρηση της ορμής έναντι της διατήρησης της ενέργειας
Η διατήρηση της ενέργειας και η διατήρηση της ορμής είναι δύο σημαντικά θέματα που συζητούνται στη φυσική. Αυτές οι βασικές έννοιες παίζουν σημαντικό ρόλο σε τομείς όπως η αστρονομία, η θερμοδυναμική, η χημεία, η πυρηνική επιστήμη και ακόμη και τα μηχανικά συστήματα. Είναι ζωτικής σημασίας να έχουμε σαφή κατανόηση σε αυτά τα θέματα προκειμένου να διαπρέψετε σε αυτούς τους τομείς. Σε αυτό το άρθρο, θα συζητήσουμε τι είναι η διατήρηση της ενέργειας και η διατήρηση της ορμής, οι ορισμοί τους, οι εφαρμογές αυτών των δύο θεμάτων, οι ομοιότητες και τέλος η διαφορά μεταξύ διατήρησης της ορμής και διατήρησης της ενέργειας
Διατήρηση Ενέργειας
Η διατήρηση της ενέργειας είναι μια έννοια που συζητείται στην κλασική μηχανική. Αυτό δηλώνει ότι η συνολική ποσότητα ενέργειας σε ένα απομονωμένο σύστημα διατηρείται. Ωστόσο, αυτό δεν είναι απολύτως αληθές. Για να κατανοήσουμε πλήρως αυτήν την έννοια, πρέπει πρώτα να κατανοήσουμε την έννοια της ενέργειας και της μάζας. Η ενέργεια είναι μια μη διαισθητική έννοια. Ο όρος «ενέργεια» προέρχεται από την ελληνική λέξη «energeia», που σημαίνει λειτουργία ή δραστηριότητα. Υπό αυτή την έννοια, η ενέργεια είναι ο μηχανισμός πίσω από μια δραστηριότητα. Η ενέργεια δεν είναι μια άμεσα παρατηρήσιμη ποσότητα. Ωστόσο, μπορεί να υπολογιστεί με τη μέτρηση των εξωτερικών ιδιοτήτων. Η ενέργεια μπορεί να βρεθεί με πολλές μορφές. Η κινητική ενέργεια, η θερμική ενέργεια και η δυναμική ενέργεια είναι μερικά. Η ενέργεια θεωρήθηκε ότι ήταν μια διατηρημένη ιδιότητα στο σύμπαν μέχρι να αναπτυχθεί η ειδική θεωρία της σχετικότητας. Οι παρατηρήσεις των πυρηνικών αντιδράσεων έδειξαν ότι η ενέργεια ενός απομονωμένου συστήματος δεν διατηρείται. Στην πραγματικότητα, είναι η συνδυασμένη ενέργεια και μάζα που διατηρείται σε ένα απομονωμένο σύστημα. Αυτό συμβαίνει επειδή η ενέργεια και η μάζα είναι εναλλάξιμα. Δίνεται από την πολύ διάσημη εξίσωση E=m c2, όπου E είναι η ενέργεια, m είναι η μάζα και c είναι η ταχύτητα του φωτός.
Διατήρηση της ορμής
Η ορμή είναι μια πολύ σημαντική ιδιότητα ενός κινούμενου αντικειμένου. Η ορμή ενός αντικειμένου είναι ίση με τη μάζα του αντικειμένου πολλαπλασιαζόμενη με την ταχύτητα του αντικειμένου. Δεδομένου ότι η μάζα είναι βαθμωτή, η ορμή είναι επίσης ένα διάνυσμα, το οποίο έχει την ίδια κατεύθυνση με την ταχύτητα. Ένας από τους πιο σημαντικούς νόμους σχετικά με την ορμή είναι ο δεύτερος νόμος της κίνησης του Νεύτωνα. Δηλώνει ότι η καθαρή δύναμη που ασκείται σε ένα αντικείμενο είναι ίση με το ρυθμό μεταβολής της ορμής. Εφόσον η μάζα είναι σταθερή στη μη σχετικιστική μηχανική, ο ρυθμός μεταβολής της ορμής είναι ίσος με τη μάζα πολλαπλασιαζόμενη με την επιτάχυνση του αντικειμένου. Η πιο σημαντική εξαγωγή από αυτόν τον νόμο είναι η θεωρία διατήρησης της ορμής. Αυτό δηλώνει ότι εάν η καθαρή δύναμη σε ένα σύστημα είναι μηδέν, η συνολική ορμή του συστήματος παραμένει σταθερή. Η ορμή διατηρείται ακόμη και σε σχετικιστικές κλίμακες. Η ορμή έχει δύο διαφορετικές μορφές. Η γραμμική ορμή είναι η ορμή που αντιστοιχεί σε γραμμικές κινήσεις και η γωνιακή ορμή είναι η ορμή που αντιστοιχεί στις γωνιακές κινήσεις. Και οι δύο αυτές ποσότητες διατηρούνται σύμφωνα με τα παραπάνω κριτήρια.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ διατήρησης της ορμής και διατήρησης της ενέργειας;
• Η εξοικονόμηση ενέργειας ισχύει μόνο για μη σχετικιστικές κλίμακες και υπό την προϋπόθεση ότι δεν συμβαίνουν πυρηνικές αντιδράσεις. Η ορμή, είτε γραμμική είτε γωνιακή, διατηρείται ακόμη και σε σχετικιστικές συνθήκες.
• Η εξοικονόμηση ενέργειας είναι μια βαθμιδωτή διατήρηση. Επομένως, κατά τους υπολογισμούς πρέπει να λαμβάνεται υπόψη η συνολική ποσότητα ενέργειας. Η ορμή είναι ένα διάνυσμα. Επομένως, η διατήρηση της ορμής λαμβάνεται ως κατευθυντική διατήρηση. Μόνο η ροπή στην εξεταζόμενη κατεύθυνση έχει αντίκτυπο στη διατήρηση.
