K. E. Onarqulov

2-маъруза. Energiya turlarini o’zgartirishning fizik asoslari.

Режа:

1. Кинетик ва потенциал энергия

2. Энергиянинг сақланиш қонуни.

3. Иссиқлик энергияси.

4. Электр энергияси

Кинетик энергия жисм механик ҳаракатининг ўлчовидир ва бу ҳаракатни вужудга келтириш учун бажарилган иш билан баҳоланади.

Агар куч тинч турган жисмга таъсир этиб, унга ҳаракат тезлигини берса, у ҳолда у иш бажариб жисмнинг ҳаракат энергиясини шу бажарилган иш миқдорига оширади. Шундай қилиб, бу бажарилган иш жисмнинг кинетик энергиясининг ошишига олиб келади.

Ньютон II қонунининг скаляр формасидан фойдалансак

бажарилган ишни куйидагича ифодалашимиз мумкин.

бўлгани учун;

Тўла кинетик энергия ифодаси эса

га тенг бўлади.
Шундай қилиб  - тезлик билан ҳаракатланаётган, m – массали жисмнинг кинетик энергияси
, (1)
га тенг экан. Кинетик энергия m – массага боғлиқ бўлиши билан ҳаракат тезлиги функцияси ҳамдир.
Потенциал энергия - умумий механик энергиянинг бир қисми бўлиб, жисмларнинг бир-бирига нисбатан қандай ҳолатда туриши ва улар орасидаги таъсир кучларининг характерига боғлиқдир.
Агарда жисмларнинг ўзаро таъсири куч майдонлари орқали бажарилса (масалан, эластик куч майдони, гравитация кучи майдони, электр таъсир кучи майдони) бу ҳолда жисмни кўчишида бажарилган иш, бир нуқта билан иккинча нуқта орасидаги траекторияга боғлиқ бўлмай, жисмнинг бошланғич ва охирги ҳолатига боғлиқдир. Бундай иш бажарадиган майдонлар потенциал майдонлар деб аталади ва уларда таъсир қилувчи кучлар консерватив кучлар деб аталади.
Агарда куч бажарган иш ҳаракат траекториясига боғлиқ бўлса, бундай кучлар дисссипатив кучлар деб аталади.
Кучнинг потенциал майдонида турган жисм W_n - потенциал энерияга эга бўлади.
Одатда жисмнинг маълум бир ҳолатдаги потециал энергиясини ноль деб ҳисоблаб, ҳисоб бошини белгилашади. Бошқа ҳолатдаги энергия ҳисоб бошидаги ҳолатга нисбатан аниқланади. Шунинг учун айрим вақтларда потенциал энергиялар фарқи деган тушунчадан фойдаланилади.
Жисмга қўйилган консерватив кучлар бажарган иш, шу жисм потенциал энергиясини ўзгаришига тенгдир.
, (2)
Бунда потенциал энергия сарф бўлиши натижасида иш бажарилгани учун минус ишора пайдо бўлди. Бажарилган иш dA=Fdr бўлгани учун
. (3)
Агарда W_n(r) - функция аниқ бўлса, кучнинг модули ва йўналишини аниқлаш мумкин.
W_n(r) функциянинг аниқ кўриниши куч майдонининг характери билан аниқланади. Масалан, Ер сиртидан h баландликка кўтарилган жисмнинг потенциал энергияси
(4)
га тенгдир.
Бу ерда потенциал энергия h баландликдан тушаётган m массали жисмнинг бажарган ишига тенгдир.
Тизимнинг тўлиқ энергияси, доимо механик ҳаракат ва ўзаро таъсир энергияларнинг йиғиндисидан иборатдир.
, (5)
Энергиянинг сақланиш қонуни – кўпгина тажрибавий маълумотларнинг умумлашган натижасидир. Бу қонунни миқдор жиҳатдан немис врачи Ю. Майер ва немис табиатшуноси Г. Гельмгольцлар ифодалаб беришган.
Массалари m₁, m₂,…. , m_n, ва ₁, ₂,…. , _n тезлик билан ҳаракатланаётган моддий нуқталардан иборат бўлган ёпиқ тизимни олайлик.
Ҳар бир моддий нуқтага f₁, f₂,…. f_n тенг таъсир этувчи ички консерватив кучлар ва тенг таъсир этувчи ташқи кучлар таъсир этаётган бўлсин.
 << c бўлганда, моддий нуқталар массалари ўзгармаганлиги сабабли, уларга Ньютоннинг II қонунини тадбиқ этиш мумкин:



Барча нуқталар қандайдир dt вақт оралиғида dx₁, dx₂,…. , dx_n масофаларга кўчган бўлсин. Шу кўчишларни тезлик орқали, скаляр кўринишда ифодаласак, қуйидагиларга эга бўламиз:
.
Ёпиқ тизим учун, унинг моддий нуқталарига таъсир этувчи ташқи кучлар йиғиндиси нолга тенгдир
.
Шу сабабли юқоридаги тенгламаларни жамласак, қуйидагига эга бўламиз
.
Бу ерда
, (6)
dW_k – тизим кинетик энергиясининг чексиз кичкина ўзгаришидир ёпиқ тизим ичида моддий нуқталарнинг ички консерватив кучларга қарши бажарган ишидир ва у тизим потенциал энергиясини ўзгаришига тенгдир

Бутун ёпиқ тизим учун

га тенг. Демак ёпиқ тизимнинг тўлиқ механик энергияси
, (7)
га эга бўламиз.
(3. 2) – ифода механик энергиянинг сақланиш қонунидир.
Жисмларнинг ёпиқ тизимида фақат консерватив кучлар таъсир этса, механик энергия сақланиб қолади ёки вақт бўйича ўзгармас бўлади.
Электромагнит индукция ҳодисаси ҳозирги замон физикаси ва техникасининг энг муҳим ҳодисаларидан бири бўлиб, у Фарадей томонидан 1831 йилда очилган. Фарадей ўтказган тажрибаларидан бирида темир ҳалқа олиб, унга кўп ўрамлардан иборат бўлган иккита мис чўлғам ўради: 1 - чўлғам учларига ток манбаи билан К калит уланган бўлиб, иккинчисига гальванометр уланган (1 - расм).