انرژی انرژی چیست؟ انرژی نیز همانند کار اصطلاحی است که معانی زیادی دارد .

1. انرژی انرژیچیست؟ انرژینیزهمانندکاراصطلاحیاستکهمعانیزیادیدارد. درمکانیکانرژیبهعنوانظرفیتانجامکارتعریفمیشود.

2. انرژیچیست؟ • انرژینیزهمانندکاراصطلاحیمعانیزیادیدارد. • درمکانیکانرژیبهعنوانظرفیتانجامکارتعریفمیشود. • انرژیتواناییانجامکاراست.بنابراینکاروانرژیواحدهایمشابهیدارند • انجامکاربرانرژیسیستممیافزایدوبالعکسانرژییکسیستممیتواندبرایانجامکارمورداستفادهقرارگیرد.

3. انواعانرژی • مکانیکی • جنبشی • پتانسیل • شیمیایی • الکتریکی • انواعدیگر • گرمایی • نور • صوت • هستهای

4. انرژیمکانیکی • انرژیمکانیکیمجموعانرژیییاستکهیکشیبهعلتحرکتویاانرژیذخیرهشدهدرنتیجهوضعیتشدارامیباشد

5. انرژیمکانیکی • انرژیجنبشی • انرژیحرکت • متناسبباجرمجسموسرعتآن )نهحرکت ,نهجنبش ,نهتغییردرحرکتونهتغییردرجنبش( • انرژیپتانسیل • Energy of position • Gravitational (varies with height) • Elastic (varies with stretch/compression)

6. انرژیجنبشی • انرژیجنبشیباجرمشیمتناسباست. • اشیاءباجرمبیشترانرژیجنبشیبیشتریدارند. • انرژیجنبشیبامجذورتندیمتناسباست. • اگرشماتندیخودرا 2 برابرکنید(برایمثالاز 30 متربه 60 متردرثانیهبرسانید) انرژیجنبشیشمابهاینصورت 4 برابرمیشود . • درسوانحاتومبیلقسمتجلویماشینانرژیراجذبکردهومانعفشردهشدنبخشسرنشینوصدمهبهآنانمیگردد. • درسرعت 60 متردرثانیهاتومبیلباید 4 برابر 30 متردرثانیهانرژیجذبکند. • واگرقادربهانجامآننگرددسرنشینانصدمهمیبینند.

7. انرژیجنبشی • انرژیدرحرکت • انرژیجنبشیKE = (1/2) m v2 • m جرمشیو vتندیشیاست. • واحدها: اگرواحدجرمراکیلوگرموواحدتندیرامتردرثانیهدرنظربگیریم,بنابراینواحدانرژیژولاست. • 1 joule = 1 kg (m / sec)2 = 1 kg m2 / sec2

8. … Kinetic Energy Continued • انرژیجنبشییکشیمستقیماباجرمآنمتناسباست. • انرژیجنبشییکشیبامجذورسرعتآنمتناسباست,بهاینمعناکهباافزایشسرعتبه 2 برابر ,انرژیجنبشی 4 برابروباافزایشآنبه 3 برابرمیزانقبلیانرژیجنبشی 9 برابرمیگردد . • انرژیجنبشییککمیتاسکالراست. • واحدانرژیجنبشیKg m2/s2 = 1 Joule

9. انرژیپتانسیل • انرژیاستکهاشیابهخاطرخاصیتوضعیتیخودبهدستمیآورند. • سادهترینمثالدراینزمینهانرژیپتانسیلجاذبهاست . • اگرشمادربالاییکتختهشیرجهبایستیدشمااینپتانسیلراداریدکهانرژیپتانسیلجاذبهرابهانرژیجنبشیحرکتتبدیلکنید.

10. انرژیپتانسیل • دونوعانرژیپتانسیلوجوددارد: • انرژیپتانسیلجاذبهای:بهعلتوضعیتاشیا نسبتبهزمینایجادمیگردد • انرژِیکشش:انرژیییکهبهخاطرتغییرشکلیکشیبوجودمیآید

11. انرژیپتانسیلجاذبه • انرژِیپتانسیلجاذبهباوزنجسموارتفاعآنازسطحزمینارتباطدارد. • PE=W.h or PE=mgh

12. انرژیکشش • نوعدیگریازانرژِیپتانسیلکهدرورزشهامورداستفادهقرارمیگیرد. _زمانیکهیکنیزهپرشفایبرگلاسخممیشود ,انرژیکششیدرآنذخیرهمیشود.هرقدرمیزاناینتغییرشکلبیشترباشدانرژیبیشتریذخیرهمیگردد. • انرژیکششییکشیباسفتیومیزانتغییرشکلارتباطدارد.دراینصورت : SE= 1/2KX2

13. … Potential Energy Continued

14. قانونثباتانرژی • انرژینهخلقمیشودونهنابودمیشود,تنهاانتقالمیابدویاتغییرشکلمیدهد. • مجموعانرژیجهانهموارهثابتاست. • مجموعتغییراتانرژییکسیستمبرابرصفراست. • اینقوانینپایهواساسعلماست.

15. Conservation of Energy • Energy can be neither created nor destroyed. • It merely changes it form or is exchanged between objects. • This principle (or law) is fundamental to science. • The total energy content of the Universe was determined in the Big Bang and remains the same today.

16. … Mechanical Energy Continued • مجموعانرژیمکانیکییکسیستمبرابراستبامجموعانرژیجنبشیوپتانسیلآن.کهبهصورتزیربیانمیگردد: TME = Kinetic Energy + Potential Energy • یکشیباانرژیمکانیکیخودقادراستکهبرروییکشیدیگرکارانجامدهد.

17. تبدیلانرژی مجموعانرژییکسیستممجزاثابتباقیمیماند.سیستممجزاسیستمیاستکهنیروهایخارجیوتغییراتجرمنداشتهباشدانرژیقبل=انرژیبعد انرژیمیتواندازشکلیبهشکلدیگرتغییرپیداکند,اماناپدیدنمیگردد. اگرموضوعبحثماتنهاانرژیمکانیکیباشد تبدیلانرژیبهصورتذیلانجاممیپذیرد:E = EoK + U +S= Ko + Uo+So(1/2)mv2 + mgh+(1/2)KX2 = (1/2)mvo2 + mgho+(1/2)KXo2

18. تئوریکاروانرژی سیستمهایچندقسمتی • مجموعانرژیسیستمبهصورتذیلمیگردد: • بنابراینتئوریکاروانرژیکهبرایسیستمبرحسبمجموعانرژیبیانمیگرددبرابراستبا: • It turns out that the total energy (the energy of the system and the energy of its surroundings) is a conserved quantity:

19. تئوریکاروانرژِی 􀂄اینتئوریبیانمیکندکهمجموعکارانجامشدهبرروییکشیباتغییراتانرژیجنبشیآنبرابراست. 􀂄 Wtotal = ΔK = (1/2)mvf2 - (1/2)mvi2 􀂄 دراینفرمول VfوViبهترتیبتندینهاییوآغازینشیهستند.

20. تبدیلانرژِی • انرژِیجنبشی+انرژیِپتانسیلE=constant= • درسطحیکسیارهبزرگیاماه: • باایناستدلال: • Initial state: v = 0, total energy = m g h • Final state: h = 0, total energy = (1/2) m vfinal2 • vfinal = ( 2 g h )1/2

21. vfinal = ( 2 g h )1/2 • بنابرایناگرشماازارتفاعبالاتریسقوطکنیدسرعتنهاییشمابیشترخواهدشد. • اگرشمابررویماهسقوطکنیدسرعتنهاییشماکمتراززمانیاستکهبررویزمینسقوطمیکنید. • توجهداشتهباشیدکهسرعتنهاییمستقلازجرمبودهوتنهابهارتفاعسقوطبستگیدارد. • باتوجهبهایناصلاشیاءسبکوسنگینکهازارتفاعیکسانیرهاشدهاندهمزمانبهزمینمیرسند.

22. تبدیلانرژیپتانسیلبهانرژِیجنبشی

23. تبدیلانرژیپتانسیلبهانرژِیجنبشی

24. More examples of potential energy converting to kinetic energy • Pendulum

25. Simple toss of ball into the air • Click here

26. Work Energy Theorem • روشهایزیادیبرایدستهبندینیروهاوجوددارد: • نیروهایداخلیوخارجی: • :External forcesنیروهاییهستندکهمیتوانندمجموعانرژِیمکانیکیرازمانانجامکاربررویسیستمتغییردهند . • :Internal forcesنیروهاییهستندکهمجموعانرژیمکانیکیرازمانانجامکاربررویآنتغییرنمیدهند.

27. نیروهایداخلی • نیروهایذاخلیعبارتنداز:نیرویجاذبهای,نیرویمغناطیسی,نیرویالکتریکی,نیرویارتجاعی. • زمانیکهکارانجامشدهبررویشیبهوسیلهیکنیرویداخلیصورتپذیردمجموعانرژیمکانیکیشیثابتباقیمیماند.ذرچنینحالتیانرژِیشیتنهاتغییرشکلمیدهد.

28. نیروهایخارجی • applied forces, normal forces, tensional forces, friction forces, and air resistance forces. Work=change of mechanical energy

29. Work • Work is defined as a force acting upon an object to cause a displacement. Be aware: • If the acting force has no component in the direction of the movement (or if the force is acting perpendicular at the direction of the movement) then the force does not cause the movement and therefore it produces 0 work. • No matter how big force one exerts to an object, if there is no resulting displacement the work produced will be zero. • In the special case, however, in which a force is acting in the direction of the displacement, then and only then, one can claim that:

30. Work done by a Force • Work done by a force=F x distance moved in the direction of force Be Extra Careful: Work is not always Force x Distance: • If the acting force has no component in the direction of the movement (or if the force is acting perpendicular at the direction of the movement) then the force does not cause the movement and therefore it produces 0 work. • No matter how big is the force acting upon an object if there is no displacement there is no work. • However, in the case that an force is acting in the same direction of the displacement, then and only then, one can claim that: Work=Force x displacement.

31. The direction of the force is in the same direction that the object moves The force pushing a car along a road Force x distance The direction of the force is in the opposite direction that the object moves The force the brakes exert to stop a car. -Force x distance The direction of the force is perpendicular to the direction that the object moves The gravitational force the Earth exerts on the Moon 0 The object doesn't move The force you exert when pushing on a wall 0 Lets see if we got it right!

32. The truth of the matter a force will do work only if the force has a component in the direction that the object moves

33. Special cases we’ve seen so far Work = Force x Distance (cos00=1) Work = - Force x Distance (cos1800=-1) Work = 0 since cos900=0 If displacement is equal to zero then the work done is zero no matter the direction and magnitude of the Force . NO DISPLACEMENT = NO WORK

34. The roller coaster +Book http://www.physicsclassroom.com/mmedia/qt/energy/coaster.mov http://www.batesville.k12.in.us/Physics/PhyNet/Mechanics/Energy/lifting_a_book.htm http://www.batesville.k12.in.us/Physics/PhyNet/Mechanics/Energy/pushing_a_book.htm http://www.batesville.k12.in.us/Physics/PhyNet/Mechanics/Energy/Work_as_Area.html