Energija

Klasična mehanika

$\mathbf {F} ={\frac {\mathrm {d} }{\mathrm {d} t}}(m\mathbf {v} )$ drugi Newtonov zakon

povijest klasične mehanike kronologija klasične mehanike Grane statika•dinamika/kinetika•kinematika•primjenjena mehanika•nebeska mehanika•mehanika kontinuuma•statistička mehanika Formulacije Newtonova mehanika(vektorska mehanika) analitička mehanika: Lagrangeova mehanika Hamiltonova mehanika Osnovni koncepti prostor•vrijeme•brzina•masa•ubrzanje•gravitacija•sila•impuls sile•spreg sila/moment sile•količina gibanja•kutna količina gibanja•tromost•moment tromosti•referentni okvir•energija•kinetička energija•potencijalna energija•rad•virtualni rad•D'Alembertovo načelo Ključne teme kruto tijelo•dinamika krutog tijela•Eulerove jednadžbe gibanja•gibanje•Newtonovi zakoni gibanja•Newtonov zakon gravitacije•jednadžbe gibanja•inercijski referentni okvir•neinercijski referentni okvir•rotirajući referentni okvir•fiktivna sila•mehanika ravninskog gibanja krutog tijela•pomak (vektor)•relativna brzina•trenje•jednostavno harmonijsko gibanje•harmonijski oscilator•vibracije•prigušenje•koeficijent prigušenja•Rotacijsko gibanje•Kružno gibanje•jednoliko kružno gibanje•nejednoliko kružno gibanje•centripetalna sila•centrifugalna sila•centrifugalna sila (rotacijski referentni okvir)•reaktivna centrifugalna sila•Coriolisov učinak•fizičko njihalo•rotacijska brzina•kutno ubrzanje•kutna brzina•kutna frekvencija•kutni pomak Znanstvenici Isaac Newton•Jeremiah Horrocks•Leonhard Euler•Jean le Rond d'Alembert•Alexis Clairaut•Joseph Louis Lagrange•Pierre-Simon Laplace•William Rowan Hamilton•Siméon-Denis Poisson

Kod tipičnemunjeoko 500MJelektrične potencijalne energijese pretvara u druge oblike energije jednake vrijednosti, uglavnomsvjetlosnuenergiju,zvučnuenergiju itoplinskuenergiju.

Hidroenergijaili energija vode:Hidroelektrana Jarugajedruga najstarijahidroelektranau svijetu i prva uEuropi.Sagrađena je ispod slapaSkradinskog bukana rijeciKrki(danas unutarNacionalnog parka Krka).

Energija vjetra:Vjetroelektrana VratarušakodSenja,se nalazi na obroncimaVelebitai bila je najveća vjetroelektrana u Hrvatskoj, s instaliranom snagom od 42 MW.

Kinetička energijaje energijatijelaugibanju.

Potencijalna energijaje energija koju posjeduje neko tijelo zbog svojega položaja u prostoru.

Energija(grč.ἐνέργεıα:rad, učinak) je djelotvornasila,životna djelatnost, odlučnost, odrješitost. Energija, ufizici(oznakaE), je sposobnost nekoga tijela ili sustava da obavi nekirad;veličina koja karakteriziragibanje,mirovanje ili položaj tijela,tekućine,čestice ili sustava čestica te veličina za opis čestica polja koje prenose prirodne sile i međudjelovanjačestica.U prirodnofilozofskom smislu, energija zajedno s tvari daje pojammaterije.Energija se u prirodi, tehnici i industriji pojavljuje u različitim oblicima, koji se pretvaraju jedan u drugi po načeluočuvanja energije:ona se ne može potrošiti ni stvoriti, već samo promijeniti svoj oblik. Ugravitacijskome polju Zemlje,da bi se tijelo pomaknulo po nekome proizvoljnom putu, treba obaviti rad dizanja. Budući da jesila težakonzervativna, rad dizanja, koji ovisi samo o visinskoj razlici između početne i krajnje točke puta, nije izgubljen, nego odgovara razlici potencijalnih energija u početnoj i konačnoj točki puta. Dakle,potencijalna energijaEpovisi o položaju tijelahu polju sile teže:

$E_{p}=m\cdot g\cdot h$

gdje je:g= 9,80665 m/s²,Ubrzanje zemljine sile težena standardnim mjestima Zemljine površine.

Kada tijelo pada, njegova se potencijalna energija smanjuje i pretvara u kinetičku energiju. Općenito se pod djelovanjem neke sile tijelo masemubrzava na nekom putu. Promjene brzine tijela, zbog rada što ga obavi tijelo ili rada utrošenog na tijelu, izražavaju se kinetičkom energijom:

$E_{k}={\frac {m\cdot v^{2}}{2}}$

Dakle, utrošeni rad ubrzanjadWjednak je promjeni kinetičke energijedE_ktijela masem:

$dW=F\cdot ds=d\left({\frac {m\cdot v^{2}}{2}}\right)=dE_{k}$

Pojmove potencijalne i kinetičke energije u mehaniku su uveliGalileo Galilei,Isaac NewtoniGottfried Leibniz,a formulacije zakona očuvanja energije dugujemoJoseph-Louisu LagrangeuiHermannu von Helmholtzu.Mehaničku naravtoplineu 19. stoljeću dokazali suJames Prescott JouleiRobert Mayer.U konzervativnim poljima sile (gravitacijska sila,silaopruge,Coulombovova sila) ukupna je energija očuvana:

$E=E_{p}+E_{k}=konst.$,

dok kod nekonzervativnih polja (silatrenja) to nije zadovoljeno jer se rad pretvara u toplinu. Konačnu formulaciju zakona očuvanja energije iznio jeAlbert Einstein(1905.): "Ako tijelo predaje energiju u obliku zračenja, masa mu se umanjuje za E/c²", što je slavna jednadžba:

$E=m\cdot c^{2}$

zaekvivalenciju mase i energije,u kojoj jecbrzina svjetlostiu vakuumu.

Istraživanjima primjene energije u svakodnevnom životu, energetskim izvorima, i utjecajima uporabe energije na okoliš bavi seenergetika.

Zakonite mjerne jedinice energije jesu:džul(J) u čast engleskog fizičaraJamesa Prescotta Joulea,elektronvolt(eV ≈ 1,602 177 33 × 10^–19J) te umnošci zakonitih jedinica snage i vremena, na primjerkilovatsat(1 kWh = 3,6 MJ). Zastarjele su mjerne jedinice energije: erg (erg = 10^–7J), kilopondmetar (1 kpm = 9,8066 J), te za toplinu i energijsku vrijednost hranekalorija(1 cal = 4,1868 J).

Vrste energija

Usvemirune postoje tijela i sustavi koji ne posjeduju energiju. Energiju se ne može uništiti, ona prelazi iz jednog oblika u drugi, s jednog tijela na drugo i uvijek u skladu sazakonom očuvanja energije.Postoje mnogi oblici energije koji opet imaju svoje podskupine koje dolaze do izražaja kod proučavanja različitih znanstvenih problema:

• Kinetička energija
• Potencijalna energija
• Toplinska energija (toplina)
• Unutarnja energija
• Električna energija
• Kemijska energija
• Elastična potencijalna energija i druge.

Izračunavanje energije je jedan od bitnijih zadataka u tehnici, s obzirom na to da nam to daje informaciju o mogućemradukoji se može dobiti, a znanja o procesima i načinima pretvaranja raznih oblika energije u mehnički rad su kamen temeljac tehnološkog napretka i ljudske civilizacije.

Kinetička energija

Podrobniji članak o temi:Kinetička energija

Kinetička energija(premagrč.ϰıνητıϰός:koji se giba, koji pokreće; oznakaE_k) je energijatijelaugibanju.Mjera joj jeradšto ga tijelo može izvršiti, svladavajući vanjskesile,prije nego što dođe u stanje mirovanja. Ona je veća što se čestice brže gibaju i što imaju veću masu. Za tijelomasemkoje se gibabrzinomvkinetička energija je:

$E_{k}={\frac {m\cdot v^{2}}{2}}$

Ovo vrijedi samo za brzine mnogo manje odbrzine svjetlosti.Kinetička energija, kao i svi drugi oblici energije, ne može nastati niti nestati nijednim čovjeku poznatim načinom. Energija samo mijenja svoje stanje i prelazi iz jednog oblika u drugi, o čemu govorizakon očuvanja energije.Temperaturaje mjera prosječne kinetičke energije čestica i unutarnje energije tijela.

Potencijalna energija

Podrobniji članak o temi:Potencijalna energija

Potencijalna energija(oznakaE_p) je energija koju posjeduje neko tijelo zbog svojega položaja u prostoru ili zbog dobivenih elastičnihdeformacija(na primjer rastegnuta ili stisnutaopruga,savijeni štap i slično). Prelaskom tijela u novi položaj ili oslobađanjem njegovih deformacija, potencijalna energija može prijeći u kinetičku energiju tijela ili izvršiti određenirad.Tako na primjer kamen padajući gubi visinu, čime mu se smanjuje potencijalna energija, a povećava kinetička zbog rastuće brzine. Stisnuta ili rastegnuta opruga, oslobađajući deformacije, može nekomu tijelu davati kinetičku energiju ili svladavati neke otpore. Potencijalna energija vezana je za sile koje djeluju na tijelo. Tako je potencijalna funkcija tijelatežineG = m ∙ gnavisinih,mjereno od neke proizvoljno odabrane nulte razine,

$E_{p}=G\cdot h=m\cdot g\cdot h$,

a potencijalna funkcija opruge konstante krutosticrastegnute za duljinux:

$E_{p}=c\cdot {\frac {x^{2}}{2}}$

Silesu na ta dva tijela tada prvederivacijepripadnih potencijalnih energija po koordinati položajah,odnosnox,usmjerene suprotno od pozitivnoga prirasta tih koordinata. Nekonzervativne sile (otpori, trenja) nemaju potencijalnu funkciju. Potencijalna energija relativna je veličina, a nulta se razina određuje proizvoljno.

Pojam potencijalne energije vezuje se i uz stlačeneplinove,kemijskuitoplinsku energiju,električna potencijalna polja,energiju vezanu uz jezgre atomai drugo.

Povezani pojmovi

• Eksergija
• Entalpija
• Entropija

Vanjske poveznice

• Uvod u energiju i opis pojedinih izvora energije
• Prednosti obnovljivih izvora energije (eng) Arhivirana inačica izvorne straniceod 18. prosinca 2014. (Wayback Machine)