Энергия

Материя қозғалысының әртүрлі формалары бір-біріне айналып (түрленіп) отырады. 19 ғасырдың орта шенінде осы қозғалыстың барлық формалары бір-біріне белгілі бір сандық мөлшерде ғана айтылатындығы анықталды; осы жағдай “энергия” ұғымын енгізуге, яғни қозғалыстың әртүрлі физикалық формаларын бірыңғай өлшеуішпен өлшеуге мүмкіндік берді. “ Энергия” ұғымы сақталу заңына бағынады (қ. Энергияның сақталу заңы, Термодинамика). Энергия туралы түсінік мәңгілік қозғалтқыш жасаудың мүмкін еместігін дәлелдеуге байланысты пайда болды. Жұмыстың қоршаған ортадағы немесе жүйедегі белгілі бір өзгерістің (отынның жануы, судың құлауы, т.б.) нәтижесінде ғана орындалатындығы анықталды; дененің бір күйден басқа бір күйге ауысуы кезіндегі белгілі бір жұмыс істеу қабілеті оның энергиясы деп аталды.

Қозғалыстың әртүрлі формасына сәйкес энергияның да бірнеше түрлері бар (мысалы, механикалық энергия, химиялық энергия, электромагниттік энергия, гравитациялық энергия, ядролық энергия, т.б.) Физиканың даму процесінде энергия ұғымы нақтыланып әрі жалпыланып отырды. Энергия туралы ілімнің дамуындағы маңызды бір кезең үздіксіз ортадағы энергия қозғалысы мен “энергия ағыны” туралы ұғымның енгізілуі болды. Энергия ағыны деп энергия тығыздығы мен берілген ортадағы орын ауыстыру жылдамдығының көбейтіндісіне тең векторды айтады.

Кванттық физиканың дамуы энергияның квантталатындығы жайлы, яғни кейбір жағдайда жүйенің энергиясы тек дискретті (үздікті) мәндерді ғана қабылдайды деген фактіні дәлелдеуге мүмкіндік берді. Мұндай жағдай мысалы, сәуле шығару энергиясына, микробөлшектердің тербеліс және айналу Энергиясына қатысты айтылады. Салыстырмалық теориясында Энергия (Е) мен масса (m) арасындағы байланыстың (Е=mс², мұндағы с – вакуумдегі жарық жылдамдығы) ашылуы физика үшін зор маңызды болды. Бұл қатыс әмбебап қатыс болып есептеледі. Сондықтан ол тіпті өте кішкентай микробөлшектің өзінде де әрқашан қозғалыстың белгілі бір түрі болатындығын көрсетеді. Мұндай қозғалыстың өлшеуіші mс2 өрнегі болады. Әсіресе бұл қатыстың ядролық энергетиканың дамуына байланысты іс жүзіндегі маңызы арта түсті. Энергия бірліктердің халықаралық жүйесінде (СИ) джоульмен, бірліктердің СГС жүйесінде эргпен өлшенеді. Ал ядролық және атомдық физикада энергияның өлшеу бірлігі ретінде электронвольт алынады.

Энергия екіге бөлінеді: потенциалдық және кинетикалық энергия. Потенциалдық энергия денелердің немесе дене бөліктерінің өзара алмасуынан пайда болады. Кинетикалық энергия дене қозғалысқа түскенде пайда болады.

Дененің қозғалысымен байланысты энергия кинетикалық энергия деп аталады. Денені үдету үшін орындалатын жұмыс оның кинетикалық энергиясын арттырады, ал үдетілген денемен орындалатын жұмыс оның кинетикалық энергиясының төмендеуіне әкеледі. Дененің кинетикалық энергиясы дененің жылдамдығының квадратына тура пропорционал. Кинетикалық энергия бір денеден екінші денеге беріледі, сонымен қатар ол өзінің формасын өзгертеді. Бір қалыпты қозғалатын дененің кинетикалық энергиясын динамика мен кинематика теңдеулерін қолданып,денені үдету үшін жасалынатын жұмыс ретінде анықтауға болады .

Физикада механикалық ілгерілемелі қозғалыс басқа қозғалыс формаларына айналғанда, дененің массасы және оның жылдамдық квадраты көбейтіндісінің жартысын механикалық ілгерілемелі қозғалыстың өлшемі ретінде қабылдайды. Бұл физикалық шама дененің кинетикалық энергиясы деп аталады және E_к деп белгіленеді. ${\displaystyle E_{\text{k}}={\frac {1}{2}}mv^{2}}$ 

Дененің потенциалдық энергиясы гравитациялық өрісте дене салмағы мен оның орналасқан биіктігінің көбейтіндісіне тең. Потенциалдық энергия белгілі бір деңгейге байланысты беріледі. Дененің энергиясының артуы мөлшері біз көтеретін биіктікпен салыстырғанда үлкен болып келетін, биіктігін анықтай алмайтын денелердің биіктігін ауырлық центрі арқылы анықтаймыз.