Energia säästmine vs hoog | Momentumi säilitamine vs energia säästmine
Energia säästmine ja hoogu säilitamine on füüsikas kaks olulist teemat. Need põhimõisted mängivad suurt rolli sellistes valdkondades nagu astronoomia, termodünaamika, keemia, tuumateadus ja isegi mehaanilised süsteemid. Nendes valdkondades esmatähtsaks pidamiseks on oluline selge arusaam. Selles artiklis arutleme, mis on energia säästmine ja hoogu säilitamine, nende määratlused, nende kahe teema rakendused, sarnasused ja lõpuks erinevus impulssi säilitamise ja energia säilitamise vahel
Energia säästmine
Energia säästmine on mõiste, mida arutatakse klassikalises mehaanikas. See kinnitab, et eraldatud süsteemis on energia koguhulk konserveeritud. See pole siiski päris tõsi. Selle mõiste täielikuks mõistmiseks tuleb kõigepealt mõista energia ja massi mõistet. Energia on mitte-intuitiivne mõiste. Mõiste „energia” tuleneb kreekakeelsest sõnast „energeia”, mis tähendab tegevust või tegevust. Selles mõttes on energia tegevuse taga. Energia ei ole otseselt vaadeldav suurus. Kuid seda saab arvutada, mõõtes väliseid omadusi. Energiat võib leida mitmel kujul. Kineetiline energia, soojusenergia ja potentsiaalne energia on mõned nimed. Arvati, et energia on universumis konserveeritud vara kuni spetsiaalse relatiivsusteooria väljatöötamiseni. Tuumareaktsioonide vaatlused näitasid, et isoleeritud süsteemi energia ei ole konserveeritud. Tegelikult on isoleeritud süsteemis konserveeritud energia ja mass. Seda seetõttu, et energia ja mass on omavahel asendatavad. Selle annab väga kuulus võrrand E = mc2, kus E on energia, m on mass ja c on valguse kiirus.
Momentumi säilitamine
Hoog on liikuva objekti väga oluline omadus. Eseme hoog on võrdne eseme massiga, mis on korrutatud objekti kiirusega. Kuna mass on skalaar, on impulss ka vektor, millel on kiirusega sama suund. Üks olulisemaid seadusi hoogu silmas pidades on Newtoni teine liikumisseadus. Selles öeldakse, et objektile mõjuv netojõud on võrdne hoogu muutumise kiirusega. Kuna mass on relativistlikul mehaanikal konstantne, on impulsimuutuse kiirus võrdne massiga, mis on korrutatud objekti kiirendusega. Selle seaduse kõige olulisem tuletis on impulsimahutusteooria. See ütleb, et kui süsteemi netojõud on null, jääb süsteemi koguimpulss konstantseks. Hoog on säilinud isegi relativistlikus mastaabis. Momentumil on kaks erinevat vormi. Lineaarne impulss on hoog, mis vastab lineaarsetele liikumistele, ja nurkimpulss on nurkliikumistele vastav hoog. Mõlemad nimetatud kogused on ülaltoodud kriteeriumide kohaselt konserveeritud.
Mis vahe on impulssi ja energia säilitamisel?
• Energiasääst kehtib ainult mitte-relativistliku skaala puhul ja tingimusel, et tuumareaktsioone ei toimu. Hoog, kas lineaarne või nurgeline, on säilinud ka relativistlikes tingimustes.
• Energiasääst on skalaarne sääst; seetõttu tuleb arvutuste tegemisel arvestada kogu energiakogusega. Momentum on vektor. Seetõttu võetakse impulssihoidmist kui suunahoidet. Ainult kaalutletud suuna impulss mõjutab kaitset.
