A mozgási és helyzeti energia, az energia-megmaradás törvénye, rugalmasság
A mozgási és helyzeti energia, az energia-megmaradás törvénye
A munkavégző képességet energiának nevezzük. Ha ez a képesség a mozgásból adódik, mozgási vagy kinetikus energiáról beszélünk. A mozgási energia mértéke egyenlő az erő és az út szorzatával.
Minden felemelt tárgynak van munkavégző képessége, helyzeti energiája. Ez a helyzeti energia egyenlő azzal a munkával, amit akkor végzünk a gravitációs erő ellenében, amikor a testet az adott szintre felemeljük. A helyzeti energia mértéke egyenlő a test tömegének, a gravitációs gyorsulásnak és a magasságnak a szorzatával.
Az energia-megmaradás törvénye igen fontos: energia nem vész el, csak átalakul.
Rugalmasság
Az anyagokat három csoportba szoktuk osztani halmazállapotuk szerint. Vannak testek, melyek alakja és térfogata aránylag nehezen változtatható meg, ezek a szilárd anyagok. A szilárd anyagok térfogata gyakorlatilag állandó.
A folyékony anyagok térfogata szintén állandó, alakjuk viszont könnyen változik, attól függően, hogy milyen edénybe tesszük őket. A folyadékok térfogata állandó, de alakja nem.
A légnemű anyagoknak sem az alakja, sem a térfogata nem állandó.
A szilárd anyagok egy részénél az alakváltoztató erő megszűnte után a test rövid idő alatt visszanyeri eredeti alakját, ilyenkor rugalmas alakváltoztatásról beszélünk, minden egyéb esetben az alakváltoztatás rugalmatlan.
A rugalmas alakváltoztatásokkal foglalkozott Robert Hook angol fizikus, akinek a vizsgálatai arra vezettek, hogy az alakváltozás egyenesen arányos az alakváltoztató erővel, ha a deformáció elég kicsi, az úgynevezett arányossági határ alatt marad. Ezt a törvényt azóta is Hook törvényének hívjuk. Az alakváltozás többféle is lehet: nyújtás, összenyomás, hajlítás, nyírás, csavarás.
Fontos arányosságok: a megnyúlás egyenesen arányos a feszítőerővel, a megnyúlás egyenesen arányos a kezdeti hosszúsággal, a megnyúlás fordítottan arányos a huzal keresztmetszetével. E az anyagra jellemző állandó, neve Young modulus. E mértékegysége N/négyzetméter. A Young modulus azt adja meg, hogy egy egységnyi hosszúságú és keresztmetszetű anyag egységnyi megnyújtásához mekkora erőt kell alkalmazni. Az erőnek pedig azt a legkisebb értékét, melynél a huzal elszakad, az adott anyag szakítási szilárdságának nevezzük.
Ha két rugó közvetítésével rögzítünk egy könnyen mozgó kiskocsit, és kimozdítjuk egyensúlyi helyzetéből, a kocsi egy darabig ide-oda rezeg. A rezgőmozgás során a rugalmas erőknek a kocsin végzett munkája alakul át mozgási energiává, és viszont.
