انرژی و نیرو

مدیران انجمن: parse, javad123javad

نمایه کاربر
Realistic

عضویت : پنج‌شنبه ۱۳۹۹/۵/۳۰ - ۲۱:۲۳


پست: 26

سپاس: 6

جنسیت:

انرژی و نیرو

پست توسط Realistic »

سلام.
چندتا سوال از نیرو و انرژی داشتم مدتی یه که ذهنم رو درگیر کرده,منون میشم اگر پاسختون رو بشنوم.....
1-کلا چند نوع انرژی در جهان وجود داره؟ و آیا همه شون میتونند به هم دیگه تبدیل بشوند وهیچ محدودیتی نداره؟! و منظور از E در معادله معروف انیشتین E=MC^2 کدم نوع انرژیه؟!

2-طبق چیزی که من میدونم چهار نیروی بنیادی در جهان وجود داره(نیروی گرانش, نیروی الکترو مغناطیس, نیروی هسته ای قوی, نیروی هسته ای ضعیف), حالا وقی من دارم جعبه را حل میدم از کدوم نیرو استفاده میکنم ماهیچه های من با کدوم نیرو منقبض میشوند؟!

3-و سوال آخر اینکه, اگر جسمی انرژی مورد نیاز رو نداشته باشه میتونه به جسمی دیگر نیرو وارد کنه یا به عبارتی دیگر میتونه رو یک جسمی کار انجام بده؟
دانم که ندانم
(سقراط)

Paradoxy

عضویت : دوشنبه ۱۳۹۳/۱۰/۲۲ - ۲۲:۱۷


پست: 2209

سپاس: 1234

Re: انرژی و نیرو

پست توسط Paradoxy »

1. چه سوال خوبی. به نظر من تمام اشکال انرژی نمایانگر یک چیز هستند و اگر کمی بهشون دقت کنیم، متوجه این مسئله میشیم. مثلا خود انرژی حرارتی که از بخاری منتشر میشه چیزی نیست بجز امواج الکترومغناطیسی که ما یک طیف خاصش رو با چشم سر میتونیم ببینیم، انرژی پتانسیل ذخیره شده در فنر در بنیادی ترین شکلش هیچ فرقی با انرژی پتانسیل ذخیره شده در عضلات ما، یا انرژی پتانسیل گرانشی توپی که روی یک ساختمون قرار داده شده نداره. آخه هرچی نباشه اصلا معادلات یکسانی برای تمام این ها صادقه، چرا باید فکر کنیم تفاوت خاصی در انرژیشون وجود داره؟ اگر قراری به دسته بندی هم باشه، به نظرم دوتا دسته بندی کفایت میکنه. یکی انواع انرژی پتانسیل و دیگری انواع انرژی جنبشی. انرژی جنبشی خودش رو در قالب حرکت نشون میده و میتونه ظاهرهای مختلفی به خودش بگیره. انرژی پتانسیل ولی بیشتر جاهایی ظاهر میشه که نوعی تقابل با حرکت (یا شاید بهتر باشه بگیم تغییر) وجود داره.
از نظر عملی معادله اینشتین تبدیل ماده و جرم ساکن رو به فوتون های نور، مثل اشعه گاما رو نشون میده. در واقع انرژی پتانسیل نهفته در اتم، در قالب تشعشعات شدید ظاهر میشه. اما در حالت کلی به نظرم نمیتونیم بگیم انرژی سمت چپ معادله نمایانگر نوع انرژی خاصیه (با فرض این که انرژی انواعی داشته باشه) چون این معادله به خودی خود قید خاصی روی نوع انرژی تولید شده نمیزاره.

2. شما از نیروی الکترومغناطیس استفاده میکنید. علت این که دستتون فرو نمیره تو جسم و در واقع جسم دفع میشه همین هستش که اتم ها و مولکول های دستتون زیادی به اتم ها و مولکول های اون جسم نزدیک میشن و ذرات هم دیگه رو پس میزنند. البته تعبیر دقیق ترش توی عدم قطعیت هایزنبرگ بیان میشه. در هر صورت چیزی که ماهیچه شما رو منقبض می‌کنه واکنش خود نیروی دست شماست! اگر با یک آهنربا یک آهنربای دیگه رو دفع کنید، آهنربای اول هم خودش دفع میشه.

3. سوالتون گنگه. نیرو و انرژی و کار تعابیر مشخصی در فیزیک دارند. اولا انجام کار یعنی انتقال دادن انرژی از یک جسم به یک جسم دیگه. حالا این انتقال به چه صورت روی میده؟ با وارد کردن نیرو. به عبارت دیگه ما با وارد کردن نیرو به یک جسم و جا به جا کردن اون، کار انجام میدیم و به اون جسم انرژی انتقال میدیم. حالا سوالتون رو دوباره بپرسید.

نمایه کاربر
Realistic

عضویت : پنج‌شنبه ۱۳۹۹/۵/۳۰ - ۲۱:۲۳


پست: 26

سپاس: 6

جنسیت:

Re: انرژی و نیرو

پست توسط Realistic »

smile205 ممنوم از پاسختون......
طبق همون چیزی که خودتون گفتید, نیرو عامل انجام کاره, و کار عامل انتقال انرژیه, اما سوال اینجاست که ما برای تولید نیرو نیاز به انرژی داریم یا به عبارتی دیگر انرژی تولید کننده نیرو؟؟؟
دانم که ندانم
(سقراط)

Paradoxy

عضویت : دوشنبه ۱۳۹۳/۱۰/۲۲ - ۲۲:۱۷


پست: 2209

سپاس: 1234

Re: انرژی و نیرو

پست توسط Paradoxy »

کار عامل انتقال انرژی نیست. کار خود فرآیند انتقال انرژی هستش.
بله خب، اگر انرژی کافی نداشته باشید، نمیتونید کار انجام بدید یا به عبارتی نیرو وارد کنید. اما انرژی تولید کننده نیرو هم نیست. صرفا برای اعمال نیرو نیاز به انرژی داریم.

نمایه کاربر
Realistic

عضویت : پنج‌شنبه ۱۳۹۹/۵/۳۰ - ۲۱:۲۳


پست: 26

سپاس: 6

جنسیت:

Re: انرژی و نیرو

پست توسط Realistic »

paradoxy نوشته شده:
جمعه ۱۳۹۹/۶/۷ - ۱۷:۲۴
کار عامل انتقال انرژی نیست. کار خود فرآیند انتقال انرژی هستش.
بله درسته,اشتباه تایپی بود.....

paradoxy نوشته شده:
جمعه ۱۳۹۹/۶/۷ - ۱۷:۲۴
صرفا برای اعمال نیرو نیاز به انرژی داریم.
الان سوال اینجاست, وقتی من دارم به جسمی نیرو وارد میکنم,جسم دقیقا همون مقدار نیرو رو به من وارد میکنه,خب من انرژی مصرف میکنم و به جسم نیرو وارد میکنم, اما جسم که به من نیرو اعمال میکنه منبع انرژیش کجاست؟؟؟
دانم که ندانم
(سقراط)

Paradoxy

عضویت : دوشنبه ۱۳۹۳/۱۰/۲۲ - ۲۲:۱۷


پست: 2209

سپاس: 1234

Re: انرژی و نیرو

پست توسط Paradoxy »

حواستون باشه که کار علامتش همیشه مثبت نیست. تنها وقتی کار علامتش مثبت میشه، که نیرو و جا به جایی هم جهت باشند. زمانی که شما جسمی رو هل میدید، جسم در جهت نیرویی که وارد میکنید جا به جا میشه. در نتیجه شما کار مثبت روی اون جسم انجام میدید، یا به عبارت دیگه به اون جسم انرژی اضافه می کنید. اما اگر دقت کنید، جسم نیرویی به دست شما وارد میکنه که خلاف جهت جا به جایی دست شماست. در نتیجه جسم، روی دست شما کار منفی انجام میده. و به تعبیری، انرژی دست شما رو کاهش می‌ده که خب طبیعیه. چون هرچی نباشه انرژی پایسته هست و در واقع فرآیند "انتقال انرژی" در انجام این دو کار (کار دست روی جسم، و کار جسم روی دست) خلاصه میشه. لذا سوالتون از بطن نادرسته، چون نیرویی که جسم به دست ما وارد میکنه حاصل واکنش نیروی دست خود ماست. این نیرو خودش جاذب انرژی هست، نیازی به انرژی مازاد نداره. برای همین گفتم انرژی تولید کننده نیرو نیست‌، چون این حرف غلطیه! و همین سوال شما این مسئله رو روشن تر میکنه.

نمایه کاربر
Realistic

عضویت : پنج‌شنبه ۱۳۹۹/۵/۳۰ - ۲۱:۲۳


پست: 26

سپاس: 6

جنسیت:

Re: انرژی و نیرو

پست توسط Realistic »

ببخشید که انقدر مزاحم میشم, یه سوال دیگه داشتم......

ما داریم کار مساویه با: (w=fd cos(a

اصلا این رابطه از کجا اومد, تعریف ریاضیاتی داره یا تجربییه.......
دانم که ندانم
(سقراط)

Paradoxy

عضویت : دوشنبه ۱۳۹۳/۱۰/۲۲ - ۲۲:۱۷


پست: 2209

سپاس: 1234

Re: انرژی و نیرو

پست توسط Paradoxy »

تعریف ریاضی داره و از رابطه کلی تر $w = \int \vec{F}.\vec{dx}$ بیرون میاد. وقتی F یا همون نیرو ثابت باشه، میرسیم به رابطه ای که گفتید. خود این رابطه انتگرالی هم، چیز خاصی نیست. برای حل معادله نیوتون که یک معادله دیفرانسیل هست باید از دو طرف معادله انتگرال بگیریم و معمولا این عبارت که تعریف کار هست ظاهر میشه.

نمایه کاربر
Realistic

عضویت : پنج‌شنبه ۱۳۹۹/۵/۳۰ - ۲۱:۲۳


پست: 26

سپاس: 6

جنسیت:

Re: انرژی و نیرو

پست توسط Realistic »

با تشکر از توضیحات تون, اما الان من یه چیز رو نمیفهمم, این رابطه کار (یا همون فرایند انتقال انرژی) قراردادیه, یعنی بین خودشون قرارداد بستند که کار بشه نیرو در جا به جایی, یا نه,اثبات داره اگر اثباتش رو توضیح بدید ممنون میشم......
(اثبات اینکه چطوری فهمیدند که نیرو در جا به جایی میشه فرایند انتقال انرژی)

smile072 بی سوادی من رو ببخشید
دانم که ندانم
(سقراط)

Paradoxy

عضویت : دوشنبه ۱۳۹۳/۱۰/۲۲ - ۲۲:۱۷


پست: 2209

سپاس: 1234

Re: انرژی و نیرو

پست توسط Paradoxy »

خب پارامترهای فیزیکی، "واحد" دارند. مثلا واحد نیرو، نیوتون هست. واحد انرژی، ژول هست. خود این واحد هارو میتونیم بهم تبدیل کنیم. مثلا میدونیم واحد نیوتون، (طبق معادله نیوتون) کیلوگرم در متر بر مجذور ثانیه هستش. هر واحد فیزیکی رو میتونیم بر حسب واحدهای فیزیکی دیگه، با توجه به روابطی که داریم بازنویسی کنیم. در نتیجه، اگر کمی دقت کنیم میتونیم رابطه بین کار (که واحدش ژول هست، و از جنس انرژیه) و نیرو (که واحدش نیوتون هست) رو پیدا کنیم. میبینیم که بله اگر نیرو در واحد متر ضرب بشه، واحد ژول رو میده، چون خود واحد ژول رو میشه بر حسب کیلوگرم در مجذور متر بر مجذور ثانیه نوشت. به همین سادگی میتونیم ادعا کنیم که کار (انرژی) برابره با نیرو (نیوتون) در جا به جایی (متر).

از منظر فرمولی هم که گفتم. تمام مسائل دینامیک، با معادله نیوتون حل میشن. معادله نیوتون، یا همون $F=ma$ یک معادله دیفرانسیله. چون a یا همون شتاب، مشتق دوم مکان نسبت به زمان هستش. حالا زمانی که نیرو وابسته به مکان باشه (مثلا در یک فنر که نیرو هست $F = -kx$) ما میایم دو طرف معادله رو بر حسب x انتگرال میگیریم. چیزی که سمت چپ معادله ظاهر میشه، همون رابطه کار هستش. به عبارت دیگه نیاز به قرارداد بستن برای کار و پایستگی انرژی و ... نداریم. خود رابطه کار از دل معادله نیوتون بیرون میاد. و احتمالا فیزیکدان ها وقتی مشغول حل معادله نیوتون بودن، زیاد با رابطه کار مواجه شدن، و دیدن کاربردیه، اسم $w = \int \vec{F}.\vec{dx}$ رو به سادگی گذاشتن کار و از همین "کار" برای حل مسائلشون استفاده کردند.

تو مدارس و بعضا توی دانشگاه ها گفته میشه خیلی چیزا در فیزیک قراردادیه. در حالی که ابدا اینطوری نیست. اکثر غریب به اتفاق روابط فیزیکی، ماحصل روابط بنیادی تری هستند که از یک سری اصل ناشی شدند. این اصول یا بدیهی اند. یا ناشی از تجربه اند، یا خودشون از اصول بنیادی دیگه ای حاصل شدند. که این مورد هم استثنا نیست.

ما همه بالاخره توی یه جایی بی سوادیم خیالتون راحت.

نمایه کاربر
Realistic

عضویت : پنج‌شنبه ۱۳۹۹/۵/۳۰ - ۲۱:۲۳


پست: 26

سپاس: 6

جنسیت:

Re: انرژی و نیرو

پست توسط Realistic »

smile205 متشکرم.....
دانم که ندانم
(سقراط)

نمایه کاربر
Realistic

عضویت : پنج‌شنبه ۱۳۹۹/۵/۳۰ - ۲۱:۲۳


پست: 26

سپاس: 6

جنسیت:

Re: انرژی و نیرو

پست توسط Realistic »

paradoxy نوشته شده:
دوشنبه ۱۳۹۹/۶/۱۰ - ۰۲:۳۴
چون خود واحد ژول رو میشه بر حسب کیلوگرم در مجذور متر بر مجذور ثانیه نوشت.
واقعا شرمندم,
یه سوال برام پیش اومد, شما گفتید واحد انرژی میشه کیلوگرم در مجذور متر بر مجذور ثانیه, خواستم بدونم که این واحد از کجا اومد, و از کجا فهمیدند که 1kg m2.s-2 مساویه با یک ژول انرژیه. (یعنی از کجا میفهمیم که کیلوگرم در مجذور متر بر مجذور ثانیه,همون انرژیه)
دانم که ندانم
(سقراط)

Paradoxy

عضویت : دوشنبه ۱۳۹۳/۱۰/۲۲ - ۲۲:۱۷


پست: 2209

سپاس: 1234

Re: انرژی و نیرو

پست توسط Paradoxy »

نیاز به تشکر یا عذرخواهی نیست. اینجا انجمنه فیزیکه (ِیا بهتره بگم بود) و اصلا هدف وجود این سایت، همین گفت و گو هاست. چه جای تشکر یا عذرخواهی هستش؟

مثلا یک راهش مشاهده این رابطه $E = mc^2$ ست. m که کیلوگرمه، c هم سرعته نوره که به توان دو رسیده. بنابرین میشه مجذور متر بر مجذور ثانیه. رابطه ای قدیمی تر از این رابطه برای انرژی به ذهنم نمیرسه که انقدر شفاف به این شکل، واحد انرژی رو بده. ولی بجز این رابطه قطعا روابط دیگری هم هستند که مارو به اون نتیجه میرسونند.

نمایه کاربر
Realistic

عضویت : پنج‌شنبه ۱۳۹۹/۵/۳۰ - ۲۱:۲۳


پست: 26

سپاس: 6

جنسیت:

Re: انرژی و نیرو

پست توسط Realistic »

بله حرفتون درسته, اما این معادله رو انیشتین ارائه داد که واحد انرژی رو تایید میکنه, اما من میخواهم بدونم که دانشمندان قدیم چجوری انرژی, واحد انرژی,و روابطش رو کشف کردند و به واحد انرژی پی بردند.
دانم که ندانم
(سقراط)

Paradoxy

عضویت : دوشنبه ۱۳۹۳/۱۰/۲۲ - ۲۲:۱۷


پست: 2209

سپاس: 1234

Re: انرژی و نیرو

پست توسط Paradoxy »

انرژی، مثل تمام پارامترهای فیزیکی دیگه کشف (مثل پیدا کردن قوانین حاکم برطبیعت) یا قرارداد (مثل قرارداد کردن قوانین جامعه مدنی) نمیشه، ساخته میشه، ابداع میشه. ما در جهان خارجی *انرژی* نداریم. همونطور که پارامترهای فیزیکی دیگه، مثل نیرو، جریان و ... وجود خارجی ندارند. همین نیوتون بنا به تجربه اومد و معادله نیوتون رو پایه گذاری کرد و واحدی تعریف کرد به اسم نیوتون و مفهومی به نام نیرو که قبلا وجود نداشت. یعنی خود نیرو یه چیز دست سازه که فیزیکدان ها طراحی کردن تا باهاش رفتار طبیعت رو توضیح بدند. فیزیکدان میاد یک چیزی توی طبیعت مشاهده می‌کنه، حالا برای توصیف اون یا از روابطی که از قبل داره استفاده میکنه یا روابط جدیدی با پارامترهای تازه طراحی میکنه که توصیف ریاضی به اون سیستم طبیعی ببخشه. به همین سادگی.

اگه خیلی بخوایم جنبه تاریخی رو در نظر بگیریم، واحد اصلی انرژی ژول هست. ژول یک وزنه رو وصل میکنه به یک قرقره که نخ اون قرقره به نوبه خودش یک میله رو میچرخونه و اون میله در اثر اصطکاک گرما تولید میکنه و این گرما توسط آب جذب میشه و دمای آب میره بالا. از طرف دیگه مفهوم انرژی از اول به شکل زبانی مرتبط با مفاهیم ترمودینامیکی مثل دما ابداع شده بود، و رابطه خاصی نداشت. احتمالا بعد آزمایش ژول مشخص شد که رابطه تنگاتنگی بین نیرو و انرژی وجود داره و ازونجا به بعد فیزیکدان ها با حل معادله نیوتون به سرشون زده که بیان نیوتون در متر رو معادل بگیرند با یک ژول انرژی، چون این معادل گرفتن از نظر تجربی، با آزمایش ژول سازگاری داشته و میتونسته داغ شدن آب رو توضیح بده. شایدم اینطور نبوده. من رشتم فیزیکه نه تاریخ علم برای همین از جنبه تاریخی اطلاع زیادی ندارم و سرچم زدم چیزی دستگیرم نشد. شما جوابش رو پیدا کردید بگید ماهم یک چیز یاد بگیریم.

ارسال پست