仕事とエネルギーは絡み合っています。仕事はエネルギーの伝達です。物理学では、仕事はあるものから別のものへのエネルギーの移動として定義されます。また、エネルギーは動作する能力です。力は、その作用線と平行に変位するときに働くと言われています。これには、力と力の方向への動きが含まれます。エネルギーは働く能力です！このエッセイで、仕事とエネルギーのアイデアと原則について理解を深めましょう。
仕事
力が加えられ、加えられた力の方向に運動または変位がある場合にのみ、作業を行うことができます。物にかかる力にその力の方向に移動した距離を掛けたものが、なされた仕事に等しくなります。仕事には方向性がなく、大きさだけがあります。したがって、Work はスカラー数です。
作業単位
ジュール (J) は仕事の SI 単位です。 5 ニュートンの力が 2 メートル移動するアイテムに適用される場合、行われる仕事は 10 ニュートン メートルまたは 10 ジュールに等しくなります。 1 J =1 N m =1 kg m2/s2 であることは注目に値します
エネルギー
働く能力はエネルギーとして定義されます。エネルギーは生成も破壊もできず、ある形態から別の形態に変換されるだけです。エネルギーは、仕事と同じ単位であるジュールで測定されます。エネルギーはさまざまな物体に見られるため、エネルギーにはいくつかの形態があります。
エネルギーは、運動エネルギーと位置エネルギーの 2 種類に分けられます。運動エネルギーはアイテムに蓄えられたエネルギーであり、行われた仕事の量によって測定されますが、ポテンシャルエネルギーは物に蓄えられたエネルギーであり、行われた仕事の量によって定量化されます.
エネルギーの種類
以下は、その他の異なるタイプのエネルギーです:
- 機械エネルギー
- 機械的波動エネルギー
- 化学エネルギー
- 電気エネルギー
- 磁気エネルギー
- 放射エネルギー
- 原子力エネルギー
- イオン化エネルギー
- 弾性エネルギー
- 重力エネルギー
- 熱エネルギー
- 熱エネルギー
エネルギーの単位
ジュール (J) はエネルギーの SI 単位で、James Prescott Joule にちなんで名付けられました。
パワー
すべての力の仕事は、運動エネルギーの変化に等しくなります。電力は、仕事が完了するペース、および単位時間あたりに費やされるエネルギー量として定義できます。
力の単位
べき乗は方向がないため、スカラー数です。 1 秒あたりのジュール (J/s) は、ワットとも呼ばれ、電力の SI 単位です。 1 ワットは、1 秒間に 1 ジュールの仕事を完了するのに必要なエネルギー量です。ワット単位は、蒸気機関の発明者であるジェームス ワット卿にちなんで名付けられました。
仕事のエネルギーと電力の実際のアプリケーション
一定のペースで高速道路を走行する車を想像してください。空気摩擦により、車のエンジンは推力を前方に送らなければなりません。タイヤと路面の摩擦は、乗車中に必要な力を提供します。
エンジンの「仕事」に車の距離を掛けます。時間の経過とともに車や仕事が拡大するため、一貫性がありません。力は、力×車両速度に適用されます。高速道路は滑らかで速いため、パワーは継続的です。より速く加速し (低速で大きな力)、風の強い状況でも高速を維持できます (高速で適度な力)。
電力は、労働力とエネルギー消費 (または作成) の比率です。自動車のエンジンは、化学エネルギーを車輪、そして最終的には自動車の機械的労働力に変換します。必要なエネルギーはエンジンの仕事です。
1 キログラムあたり、ガソリンには 44 MJ のエネルギーが含まれています。自動車エンジンの効率は 20% しかないため、車輪は 8.8 MJ になります (残りは熱排気とドライブトレインの摩擦として失われます)。 3500 ポンドの車は、風の抵抗なしで時速 235 マイルに達する可能性があります。 250 kW のエンジンは 35 秒、1000 kW のエンジンは 9 秒かかります。
時速 70 マイルで走行する現代の中型車では、空気抵抗によって 400 N の力が発生します。ホイールは、126 MJ のガソリンのうち 25.2 MJ を使用する可能性があります。これは、39 マイルの空気抵抗を克服するのに十分なエネルギーです。
結論
物理学では、仕事、力、エネルギーの概念は非常に重要です。すべての力の仕事は、運動エネルギーの変化に等しくなります。したがって、機械的エネルギーなど、さまざまな形のエネルギーが保存されると推測できます。別の形状に変更される場合があります。エネルギー保存の法則と呼ばれるものです。これは、アイテムを持ち上げるのに必要な総労働力が、回収された重力ポテンシャル エネルギーに等しいことを示しています。
