Ha energia = munkavégző képesség, akkor adott esetben egy testnek X távolság megtétele után miért van ugyanakkora energiája, mint a táv megtételének kezdetekor?

> Ekkor, ha meglökjük a testet, és adunk neki "E" mozgási energiát, akkor ez az energia "X" távolság megtétele után is megmarad a testnek. Miért?

Mert még mindig mozog. Ezzel a mozgással mondjuk össze tud nyomni egy rugót, meg tud pörgetni valamit. Úgy összességében munkát tud végezni, tehát munkavégzési képessége, azaz energiája van.

> A test ezt az "X" munkát "ledolgozza" vagy"elvégzi" azzal, hogy megteszi, ezt az "X" távot.

Egy táv megtételéhez nem kell munka, se erő. A sebességhez, a mozgáshoz nem kell munka, erő. Erő csak a gyorsuláshoz kell. Newton első törvényét nézd. Ha egy test egyenes vonalú mozgást végez, és nem hat rá semmilyen erő, tehát nem végeznek munkát rajta, akkor az menni fog a saját sebességével a világ végezetéig.

Ez némi absztrakciót igényel. A Földön megszoktuk, hogy ha meglökünk valamit, akkor az egy idő után megáll. Ahhoz, hogy fenn tudjuk tartani a sebességét, ahhoz munkavégzés kell. Számunkra ez a természetes viselkedése a dolgoknak. De ez csak azért van így, mert mi csak olyan eseteket látunk hétköznap, mikor súrlódás, közegellenállás lép fel. A mozgó test a súrlódása révén folyamatosan munkát végez – pl. felmelegszik a súrlódástól a padló –, így folyamatosan energiát veszít.

A görögök még azt próbálták megmagyarázni, hogy ha kilősz egy nyílvesszőt, az miért mozog tovább, miért nem esik le, ahogy elválik az íjtól. Newtonig kellett várni, mire rájöttünk, hogy ez a természetes viselkedése, valójában azt kell megmagyarázni, hogy mitől áll le a mozgása.

De fordítsuk meg a kérdést. Oké, a teoretikus üres világegyetemedben mozog az a test, így mozgási energiája van. Ezt az energiát csak munkavégzéssel tudná elveszíteni. Ha a Világegyetemed üres, akkor min tudna munkát végezni az a test? Minek adja át az energiáját?

> hiszen akármilyen kicsiny energiával ebben az elzárt térben végtelen ideig tud haladni a test, azaz végtelen utat képes megtenni

Pedig hát így van. Nézz meg egy sci-fit. Mondjuk a Gravitáció című filmet. Mondjuk egy kis csavarkulcs kap egy kicsike lökést. Elkezd távolodni. Távolodni fog, míg világ a világ. Mi is állítaná meg?

> azaz végtelen munkát képes végezni.

Min? Attól, hogy valami mozog, attól az nem jelent munkavégzést.

Az általad említett példában a test csak tárolja az energiáját, vagyis a munkavégző képességét.

Például egy akkumulátor is tárol energiát. Mégsem végez munkát egészen addig míg fogyasztót nem kötsz rá. (Az önkisüléstől eltekintve).

Nem kell túlbonyolítani.

1. Ne mondjuk, hogy ilyen elszigetelt hely, mert ez elvileg lehetetlen. Nem lehetséges a térben olyan pont, ahol nem hat a gravitáció. Ha ez lehetséges lenne, minden eddig ismert törvényt más értelmezéssel kellene kezelni. Vagyis minden újra kell értelmezni, még a teret is.

2. De ha mégis: Ha a testet meglökjük, akkor az erőnek és a tömegnek megfelelő gyorsulással fog mozogni a végtelenségig (vagy, míg e tér határához nem érne), ugyanis abban a térben ez a lökés az egyetlen erő! Az pedig nem mondtuk, hogy érvénytelen Newton törvénye.

3. A testnek a lökéstől kapott energiája (a szintén érvényes energiamegmaradási törvény miatt) akkor csökkenne, ha valaminek átadná. De mivel ott nincs semmi, ez nem következik be. Így szerencsétlen test kénytelen az idők végezetéig (vagy terünk határáig) cipelni azt.

Végezetül: az nem megy, hogy feltételezünk valamit, de csak félig. Feltételezzük, hogy semmi nincs ott (a lökdösni kívánt testünkön kívül), de mégis úgy teszünk, mint ha normális térben lennénk, ahol pedig van más erő is mindenütt és minden pillanatban. Legfeljebb nincs minek átadni.

Ne felejtsd el Newton első törvényét. Csupán csak mozgásban lenni/sebességgel rendelkezni nem igényel energiát. Elindítani valamit (megváltoztatni az állandó sebességét) az, ami energiafelvételt igényel, hogy megnöveld a mozgási energiát; de sebességgel/mozg.energiával rendelkezni a továbbiakban már nem. Ha semmilyen további hatás nem érne egy testet, örökre ugyanazzal az állandó sebességgel ugyanabban az irányban ugyanannyi mozg. energiával haladhatna tovább.

Mielőtt megmagyaráznánk, hogy miért fékeződnek le akkor a dolgok, tisztáznunk kell a munka fogalmát.

MI A MUNKA?

"az energia munkavégző képesség"

-> már suliban is utáltam ezt a definíciót. Elavult, pontatlan, tévképzetet kelt a diákokban; a tudománytörténetnek arra a korszakára megy vissza, amikor még éppen hogy csak kezdtük érteni, hogy mi az energia.

Csak úgy lehetséges a pontos megértés, ha nem az energiát definiáljuk a munka szemszögéből, hanem a munkát az energia szemszögéből.

Ezt jegyezd meg nkább:

MUNKA = ENERGIAÁTADÁS

Az energiaátadás az a folyamat, aminek során egy rendszerből energia kerül át egy másik rendszerbe (amivel az egyik rendszer energiája csökken, a másiké nő).

A klasszikus mechanikában a munka a mozgási energia és a helyzeti energia megváltozását szokta jelenteni;

míg a termodinamikában a munka az összefoglaló neve az energiaátadás összes olyan formájának, ami nem hő- vagy tömegátadás (=abszorpció, párolgás, stb.).

(Az utóbbiakat azért különítjük el, mert a makroszinten (a nagyon apró dolgok szintjén) történnek. A munka klasszikus definíciójába beletartozik, hogy le lehessen írni egy erővel - a mozgás irányának és sebességének a megváltozásával. Ma már tudjuk, hogy számos makrofolyamat leírható hasonlóan, kivéve azokat, amiket a kvantummechanika tárgyal.)

A munkát úgy is definiálhatjuk, mint a rendszerek energiaváltozásának vagy a rendszerek közötti energiaközlésnek a mértéke.

munka = változó energia

A munkát ugyanúgy Joule-ban mérjük, mint az energiát.

Hasonlóan az erő egy test sebességének és mozgási irányának a megváltozása (amiben a három fő tényező az irányváltozás -eredeti mozgásirány plusz erőközlő dolog iránya-, a gyorsulás - a dolgok sebességének a megváltozása - viszonyítva a tömeghez - a dolgok azon képességének, hogy ellenáljanak a sebességük megváltoztására vonatkoző kísérleteknek: minél nagyobb a tömeg, azonos mozgási energia annál kisebb állandó sebességet jelent).

Az erő nem tartja mozgásban a testet! A test mozgási sebessége állandó. Az erő csak addig lényeges, amíg a mozgási energia mennyisége és a mozgás iránya változik.

Tehát, hogy ezeket tisztáztuk, marad a kérdés, hogy ha a sebesség és a mozgási energia maradandó, akkor miért állnak meg a dolgok? Mivé konvertálódik át az a mozgási energia?

A munka és az összes energia viszonyát a következő képletekkel adhatjuk meg:

1.

W = (háromszög)KE

munka = kinetikus(=mozgási) energia megváltozása

2.

W= -PE

munka= (mínusz) potenciális energia

Mi az a potenciális energia? A testre a távolsággal arányosan növekvő/csökkenő mértékben ható erők és a test különböző lehetséges alakjai közötti energiakülönbségeket leíró gyűjtőnév. mint például

a. egy test távolsága egy gravitávióval bíró tárgytól, a test saját tömegének viszonylatában

b. a test elektromos töltése

c. elasztikus potenciális energia/rugalmas energia, pl. egy összehúzott rugóban, egy meghajlott rugalmas deszkában, stb.

3.

a termodinamika első törvénye (vagy főtétele) adja meg a munka és energia legfonotosabb viszonyát:

dE = (delta)Q - (delta)W

ahol

dE a rendszer teljes energiája,

W a munka,

Q pedig a hőátadás.

(a delták a azt jelzik, hogy Q és Q inegzakt differenciálisok- ennek a pontos jelentésére itt nincs hely kitérni.)

Lényegében azt mondja ki, hogy nem lehet munkát végezni (energiát egy másik rendszerbe átrakni) anélkül, hogy valamekkora része ne "veszne el" hő formájában.

Ennek messzemenő következményei vannak: azt jeleni, hogy az energiacserének mégis van egy "ára", az energiamegmaradás ellenére; valami, amit nem lehet viszafordítani, és (a fenti gondolatmenetedhez kapcsolva) valami, amit el lehet "költeni". Ezt hívják úgy, hogy entrópia: egy zárt rendszerben a hő formájában taárolt energia folyamatosan növekszik a többi energiatárolási forma kárára.

Tehát visszatérve, ide tűnik Földközelben a mozgási energia. Ha egy golyót ellöksz egy egyenes felületen, a súrlódás addig lassítja, amíg át nem alakul a mozgás hőenergiává. Egy golyó, amit magasról ejtesz le, a helyzeti energiáját cseréli le mozgási energiává, azzal hogy közelebb kerül egy gravitációs mező közepéhez.

Elnézést, a végére már álmos voltam, tehát csak hogy világos legyek:

azok a dolgok, amik valaminek a felszínén haladnak, a súrlódás és az ebből következő hőveszteség miatt állnak meg. (mozgási energia -> hőenergia)

[valamilyen közegben (levegő, víz) haladni szintén valamennyi súrlódással jár (mozgási energia -> hőenergia)]

azok a dolgok, amik valaminek ütközés miatt állnak meg, átadják vagy átalakítják a mozgási energiájukat és emiatt állnak meg. az elveszett mozg. energia a testek rugalmasságától függ. Ha rugalmas, visszapattan (mozgási energia -> mozgási energia és irányvektorcsere a két test között), ha nem, akkor eldeformálódik (eltörik, elhajlik, kilapul stb.) vagy a mozgó test (átalakított energia), vagy aminek ütközött (átadott energia).