Praca, Energia i Prawa Zachowania

1. Praca i Moc

Praca Siły (z uwzględnieniem kąta):

A = F \cdot S \cdot cos (α)

Co oznacza ten wzór?

Praca jest wykonywana, gdy siła przesuwa ciało. Jeśli siła jest przyłożona pod kątem, uwzględnia się jej rzut na kierunek przemieszczenia. Maksymalna praca jest wykonywana, gdy kąt alfa wynosi 0 stopni, a zerowa praca przy 90 stopniach.

Moc (Tempo Wykonywania Pracy):

N = \frac{A}{Δ}

Co oznacza ten wzór?

Moc pokazuje, jak szybko wykonywana jest praca. Im większa moc, tym szybciej wykonana jest czynność. Jednostką miary jest wat (W).

2. Energia Kinetyczna i Potencjalna

Energia Kinetyczna (Ruch Ciała):

W_{к} = \frac{1}{2} \cdot m \cdot v^{2}

Co oznacza ten wzór?

Energia kinetyczna to energia ruchu. Zależy od masy ciała i kwadratu jego prędkości: jeśli prędkość podwoi się, energia wzrośnie 4-krotnie.

Energia Potencjalna (w Polu Grawitacyjnym):

W_{п} = m \cdot g \cdot h

Co oznacza ten wzór?

Energia potencjalna pojawia się, gdy ciało jest podniesione ponad poziom odniesienia. Im wyżej ciało i im jest cięższe, tym większa jest jego zmagazynowana energia.

Całkowita Energia Mechaniczna (bez strat):

W = W_{к} + W_{п}

Co oznacza ten wzór?

Całkowita energia mechaniczna to suma energii ruchu (kinetycznej) i położenia (potencjalnej). W idealnych warunkach (bez tarcia) suma ta pozostaje stała: jeśli jedna maleje, druga rośnie.

3. Prawo Zachowania Energii

Prawo Zachowania Energii (w Układzie Zamkniętym):

W_{początkowa} + A_{zewnętrzna} = W_{końcowa}

Co oznacza ten wzór?

Energia nie znika ani nie pojawia się znikąd — przekształca się z jednej formy w drugą. W układzie zamkniętym jej całkowita suma jest zachowana. Kiedy działają siły zewnętrzne, ich praca $A_{\text{zewnętrzna}}$ jest dodawana do obliczeń.

Bez Pracy Zewnętrznej (Układ Idealny):

W_{początkowa} = W_{końcowa}

Co oznacza ten wzór?

Jeśli nie ma tarcia, oporu ani innych strat, całkowita energia jest zachowana: co było na początku, pozostaje na końcu. Przykładem jest ruch wahadła w próżni.

4. Sprawność (Współczynnik Wydajności)

Sprawność wg Pracy:

η = \frac{A_{użyteczna}}{A_{włożona}}

Co oznacza ten wzór?

Sprawność pokazuje, jaka część pracy włożonej została zamieniona na pracę użyteczną. Reszta to straty (np. na nagrzewanie, tarcie). Im bliżej sprawność jest 1, tym bardziej efektywny jest system.

Sprawność wg Energii:

η = \frac{W_{użyteczna}}{W_{włożona}}

Co oznacza ten wzór?

Energetyczna forma sprawności: pokazuje, jaka część całej włożonej energii została przekształcona w pożądaną energię wyjściową. Stosuje się ją np. w silnikach cieplnych lub urządzeniach elektrycznych.

Krótki przewodnik po fizyce

Wzory z głównych działów