Energia i jej rodzaje

Energia to skalarna wielkość fizyczna charakteryzująca stan, w jakim znajduje się dane ciało lub układ ciał. Bardzo często w oparciu o pojęcie energii definiujemy pracę wykonaną nad albo przez konkretne ciało.

Praca (ozn. W ) wyraża się poniższym wzorem:

$$W = \vec{F} \hspace{.15cm} \vec{s} = F \hspace{.07cm} s \hspace{.1cm} \rm{cos} \hspace{.1cm} \alpha$$

gdzie:
$\vec{s}$  – przemieszczenie ciała pod wpływem siły $\vec{F}$,
α  – kąt zawarty między wektorem przemieszczenia $\vec{s}$  a wektorem siły $\vec{F}$.

W większości zadań będziemy jednak rozpatrywali przypadek, dla którego kierunek wektora przemieszczenia $\vec{s}$  będzie zgodny z kierunkiem działającej siły $\vec{F}$, tzn. α  = 0^o. Ponieważ cos 0^o = 1, w związku z czym powyższy wzór przyjmuje następującą postać:

$$W = F \hspace{.1cm} s$$

Niektóre rodzaje energii:

• energia potencjalna grawitacji (ozn. E_p ) – energia, jaką posiada ciało umieszczone w polu sił (np. w polu grawitacyjnym Ziemi), będąca funkcją położenia; jeżeli ciało znajduje się na wysokości h względem powierzchni Ziemi, wówczas energię potencjalną grawitacji możemy zdefiniować jako pracę, którą należy wykonać, aby umieścić to ciało właśnie na tej wysokości:

$$E_p = m \hspace{.05cm} g \hspace{.05cm} h$$

gdzie:
m  – masa ciała,
g  – przyspieszenie ziemskie,
h  – wysokość, na której znajduje się ciało.

• energia kinetyczna (ozn. E_k ) – energia związana z ruchem danego ciała, równa pracy potrzebnej na wprawienie go w ruch:

$$E_k = \tfrac{1}{2} \hspace{.05cm} m \hspace{.05cm} V^2$$

gdzie:
m  – masa ciała,
V  – prędkość ciała.

Energia – jednostka

Jednostką energii, niezależnie od jej rodzaju (energia potencjalna, energia kinetyczna itp.), jest dżul, oznaczany dużą literą J. Nazwa jednostki pochodzi od nazwiska angielskiego fizyka Jamesa Joule’a (1818 – 1889).