Energiatakarékosság vs lendület | A lendület megőrzése kontra energiatakarékosság
Az energia- és a lendületmegmaradás a fizikában tárgy alt két fontos téma. Ezek az alapfogalmak fontos szerepet játszanak olyan területeken, mint a csillagászat, a termodinamika, a kémia, a nukleáris tudomány, sőt a mechanikai rendszerek. Létfontosságú, hogy világosan megértsük ezeket a témákat annak érdekében, hogy ezeken a területeken kitűnjünk. Ebben a cikkben azt fogjuk megvitatni, hogy mi az energiamegmaradás és az impulzusmegmaradás, ezek definíciói, e két témakör alkalmazása, a hasonlóságok és végül a különbség a lendület- és az energia-megmaradás között
Energiatakarékosság
Az energiamegmaradás egy olyan fogalom, amelyet a klasszikus mechanika alatt tárgyalunk. Ez azt jelenti, hogy egy elszigetelt rendszerben a teljes energiamennyiség megmarad. Ez azonban nem teljesen igaz. Ennek a fogalomnak a teljes megértéséhez először meg kell értenünk az energia és a tömeg fogalmát. Az energia nem intuitív fogalom. Az „energia” kifejezés a görög „energeia” szóból származik, ami működést vagy tevékenységet jelent. Ebben az értelemben az energia egy tevékenység mögötti mechanizmus. Az energia nem közvetlenül megfigyelhető mennyiség. A külső tulajdonságok mérésével azonban kiszámítható. Az energia sokféle formában megtalálható. A kinetikus energia, a hőenergia és a potenciális energia csak néhányat említsünk. A speciális relativitáselmélet kidolgozásáig az energiát az univerzum egy megőrzött tulajdonságának tartották. A magreakciók megfigyelései azt mutatták, hogy egy elszigetelt rendszer energiája nem marad meg. Valójában ez a kombinált energia és tömeg az, amely egy elszigetelt rendszerben megmarad. Ez azért van, mert az energia és a tömeg felcserélhető. Ezt a nagyon híres egyenlet adja meg: E=m c2, ahol E az energia, m a tömeg és c a fénysebesség.
A lendület megőrzése
A lendület egy mozgó objektum nagyon fontos tulajdonsága. Egy tárgy lendülete egyenlő a tárgy tömegének és a tárgy sebességének szorzatával. Mivel a tömeg skalár, az impulzus is egy vektor, amelynek iránya megegyezik a sebességgel. Az impulzusra vonatkozó egyik legfontosabb törvény Newton második mozgástörvénye. Azt állítja, hogy a tárgyra ható nettó erő egyenlő a lendület változási sebességével. Mivel a tömeg a nem-relativisztikus mechanika alapján állandó, az impulzusváltozás sebessége megegyezik a tömeg és a tárgy gyorsulásának szorzatával. Ebből a törvényből a legfontosabb származék az impulzusmegmaradás elmélet. Ez kimondja, hogy ha egy rendszerre ható nettó erő nulla, akkor a rendszer teljes lendülete állandó marad. A lendület még relativisztikus léptékben is megmarad. A lendületnek két különböző formája van. A lineáris lendület a lineáris mozgásoknak megfelelő lendület, a szögmomentum pedig a szögmozgásoknak megfelelő lendület. Mindkét mennyiség megmarad a fenti kritériumok szerint.
Mi a különbség a lendület megőrzése és az energiamegmaradás között?
• Az energiamegmaradás csak nem relativisztikus skálákra igaz, feltéve, hogy nukleáris reakciók nem mennek végbe. A lendület, akár lineáris, akár szögletes, még relativisztikus körülmények között is megmarad.
• Az energiamegtakarítás skaláris megőrzés; ezért számításoknál figyelembe kell venni a teljes energiamennyiséget. A lendület egy vektor. Ezért a lendület megőrzését irányított megőrzésnek tekintjük. Csak az adott irányban lévő momentum van hatással a megőrzésre.
