Bevarelse af energi vs momentum | Bevarelse af momentum vs. energibevarelse
Bevarelse af energi og bevarelse af momentum er to vigtige emner, der diskuteres i fysik. Disse grundlæggende begreber spiller en stor rolle inden for områder som astronomi, termodynamik, kemi, nuklear videnskab og endda mekaniske systemer. Det er vigtigt at have en klar forståelse af disse emner for at udmærke sig på disse områder. I denne artikel vil vi diskutere, hvad bevarelse af energi og bevarelse af momentum er, deres definitioner, anvendelser af disse to emner, lighederne og endelig forskellen mellem bevarelse af momentum og bevarelse af energi
Bevarelse af energi
Bevarelse af energi er et begreb, der diskuteres under klassisk mekanik. Dette angiver, at den samlede mængde energi i et isoleret system er bevaret. Dette er dog ikke helt rigtigt. For at forstå dette begreb fuldt ud, skal man først forstå begrebet energi og masse. Energi er et ikke-intuitivt koncept. Udtrykket "energi" er afledt af det græske ord "energeia", som betyder drift eller aktivitet. I denne forstand er energi mekanismen bag en aktivitet. Energi er ikke en direkte observerbar størrelse. Det kan dog beregnes ved at måle eksterne egenskaber. Energi kan findes i mange former. Kinetisk energi, termisk energi og potentiel energi er for at nævne nogle få. Energi blev anset for at være en bevaret egenskab i universet, indtil den særlige relativitetsteori blev udviklet. Observationerne af nukleare reaktioner viste, at energien i et isoleret system ikke er bevaret. Faktisk er det den kombinerede energi og masse, der bevares i et isoleret system. Dette skyldes, at energi og masse er udskiftelige. Det er givet ved den meget berømte ligning E=m c2, hvor E er energien, m er massen og c er lysets hastighed.
Bevarelse af momentum
Momentum er en meget vigtig egenskab ved et objekt i bevægelse. Et objekts momentum er lig med objektets masse ganget med objektets hastighed. Da massen er en skalar, er momentum også en vektor, som har samme retning som hastigheden. En af de vigtigste love vedrørende momentum er Newtons anden lov om bevægelse. Den siger, at nettokraften, der virker på et objekt, er lig med hastigheden af ændring af momentum. Da massen er konstant på ikke-relativistisk mekanik, er hastigheden for ændring af momentum lig med massen ganget med objektets acceleration. Den vigtigste afledning fra denne lov er teorien om bevaring af momentum. Dette angiver, at hvis nettokraften på et system er nul, forbliver systemets samlede momentum konstant. Momentum bevares selv i relativistiske skalaer. Momentum har to forskellige former. Det lineære momentum er det momentum, der svarer til lineære bevægelser, og vinkelmomentet er det momentum, der svarer til vinkelbevægelserne. Begge disse mængder er bevaret under ovenstående kriterier.
Hvad er forskellen mellem bevarelse af momentum og bevarelse af energi?
• Energibesparelse gælder kun for ikke-relativistiske skalaer, og forudsat at kernereaktioner ikke forekommer. Momentum, enten lineært eller kantet, bevares selv under relativistiske forhold.
• Energibesparelse er en skalær bevaring; derfor skal den samlede energimængde tages i betragtning, når man laver beregninger. Momentum er en vektor. Derfor tages momentumbevarelse som en retningsbevaring. Kun momenta i den betragtede retning har en indvirkning på bevaringen.
