En physique, l'énergie totale d'un système de fermeture doit rester constante, indépendamment de tout processus ou des interactions qui se produisent au sein de ce système. Ce principe est connu comme la conservation de l'énergie, et il est l'une des hypothèses les plus fondamentales sur le monde naturel fait par la physique. En conséquence, de nombreux problèmes apparemment complexes en physique peuvent être réduits à la relativement simple tâche d'équilibrage des équations lorsqu'il est attaqué avec une conservation de l'approche de l'énergie.
Instructions
1 Assurez-vous que le problème concerne un système fermé. Si l'énergie s'échappe en quelque sorte (la lumière rayonne l'énergie loin des ondes sonores ou transportant l'énergie loin), puis une conservation de l'approche de l'énergie ne sera pas appropriée.
2 Calculer l'énergie totale du système à un certain point dans le temps. L'énergie provient de nombreuses formes, mais les formules suivantes représentent une poignée de types courants d'énergie que vous pouvez rencontrer.
l'énergie cinétique d'un corps: KE = (1/2) xmxv ^ 2, où KE est l'énergie cinétique du corps, m sa masse et v sa vitesse.
L'énergie cinétique d'un gaz classique idéal à volume constant: U = c_v xnx R x T, où U est l'énergie cinétique du gaz idéal classique, c_v est la capacité calorifique, n est la quantité de gaz en moles, R est le constante des gaz et T est la température.
Gravitational énergie potentielle: U = mxgxh, où U est l'énergie potentielle gravitationnelle du corps, m est sa masse, g est l'accélération due à la pesanteur, et h est la hauteur au-dessus d'un certain point de référence.
Reste l'énergie de masse: E = mxc ^ 2, où E est l'énergie de masse reste du corps, m est sa masse, et c est la vitesse de la lumière.
Énergie d'un photon E = hx nu, où h est la constante nu de Planck et la fréquence du photon
L'énergie totale du système sera la somme de toutes les énergies pertinentes qui sont présentes dans le système.
3 Travailler à rebours à partir de votre connaissance de l'énergie totale du système pour déterminer les énergies spécifiques à l'endroit désiré dans le temps. Par exemple, si vous savez l'énergie totale d'un système pendulaire et l'énergie potentielle gravitationnelle du pendule à un moment précis dans le temps, vous pouvez alors calculer l'énergie cinétique du pendule à ce moment-là parce que vous savez que l'énergie cinétique a pour compenser la différence entre l'énergie totale et l'énergie potentielle gravitationnelle.
4 Calculer des variables spécifiques comme souhaité une fois que vous savez ce que les différentes énergies du système à l'endroit désiré dans le temps doivent être. En continuant avec l'exemple pendule, une fois que vous savez l'énergie cinétique du pendule à un point donné dans le temps, vous pouvez alors calculer la vitesse du pendule à ce point en réarrangeant l'expression de l'énergie cinétique à résoudre pour la vitesse.
Conseils et avertissements
- Tout type d'énergie que vous savez sera invariant par rapport au temps dans votre système annulera et peut être ignoré. Par exemple, un système connaîtra aucun changement dans l'énergie de masse reste moins que les conditions très spécifiques impliquant la relativité ou la physique nucléaire sont respectées. Par conséquent, vous pouvez généralement ignorer reposer l'énergie de masse dans vos calculs.
- Les valeurs des différentes constantes énumérées ci-dessus varient en fonction de quels types d'unités que vous approchez votre problème. Regardez les valeurs constantes spécifiques à votre problème, et assurez-vous que toutes les unités sont d'accord avant de continuer.
- La capacité thermique, c_v, sera 3/2 pour les gaz monoatomiques, 5/2 pour les gaz diatomiques, et 3 pour les gaz moléculaires plus larges.