※ [本文轉錄自 anotherday 信箱]
作者: turnaround.bbs@OfO.twbbs.org
標題: 這是我最近要報告的東西...有興趣就看一下吧
時間: Thu Sep 2 14:58:03 2004
作者: fkscm (..感覺有角..) 看板: justback
標題: 這是我最近要報告的東西...有興趣就看一下吧
時間: Fri Mar 28 03:41:10 2003
能量是一種抽象的觀念，大致上個人覺得能量的觀念可以從２個角度加以了解
第一個部分：
Energy is a scalar quantity that is associated with a state of one or more
object.
(from：p117 Fundamentals of PHYSICS Sixth Edition HALLIDAY )
第二個部分是Feynmen對能量守恆的說法：
conservation of energy is a most abstract idea,because it is a mathematical
principle;
it says that there is a numerical quantity which does not change
when something happens.It is not a description of a mechanism
,or anything concrete;it is just a strange
fact that we can calculate some number
and when we finish watching nature go through her trick
and calculate the number again,it is the same.
(from：p4-1 The Feynman's LECTURES ON PHYSICS)
由上述的講法，我們大致上可以綜合一下：
"能量是一種純量，它的性質在能量守恆定律的作用範圍內，算起來都是定值"
這個物理量，和許多物理量有很大的不同，這個物理量是一種純量，不具方向性
在應用層面而言，我們只要在符合能量守恆的條件之下
，考慮進來所有稱之為能量的數值，做簡單的純數運算
，就可以用來求取我們所需要的某些量值，當然
系統中的能量是會轉換或是減少，當然到底是轉換或是減少
，這會與我們選定系統大小而有所不同
，但大致上而言，我的可以對能量的移入移出或是轉換形式
的現象做一個簡單的定義，我們說：對一個系統移入或移出能量的過程稱之為作功
，而這部分的能量稱之為最系統所做的”功”量值W=F．d，其中F為系統所受之外力
，d為系統受力之後所走的位移由以下的討論我們會再詳細說明
再回歸能量守恆的內容本身，我們會定義出２種不同的能量型式
，在應用的過程之中，我們的目光將考慮在２個地方
１. 系統之中的能量是否守恆
２. 系統之中所有的能量形式(包涵做功)與數量
能量的基本觀念建構之後，接著我們再來思考另一個現象
。我們現在把目光集中到鉛直上拋的現象。考慮一個小球質量為ｍ
，以ｖ的速度向上鉛直拋出，並忽略空氣阻力的存在，在這個系統中
，我們假定只有重力的存在，而無其他的作用力。我們在此定義一個能量稱為動能
，定義：可以知道物體的動能Ｅｋ=1/2ｍｖ^2，現在我們觀察它的運動情形。
(1)在過程中，物體受重力，而有一個向下且數值不變的加速度ｇ。物體在運動
中的速度，是不斷變小的，換言之，物體的動能不斷的減少。
(2)在最後，物理會到達它所能到達的最大高度ｈ，此時速度為零，根據功的定
義，重力對物體作負功，所移出的能量，總共是Ｗ＝ｍｇｈ，動能值為零。
(3)達最大高度的一瞬間，物體開始向下運動，回到原本拋出的起始點時。其速
度為ｖ但方向朝下，動能值為1/2ｍｖ^2，重力作正功共移入能量Ｗ＝ｍｇｈ。
由這裡我們可以發現，在此作用的過程，重力雖是作功
，但是從起始點到最大高度的點，再回到起始點的過程來看
，我們可以發現，重力在個過程所做的淨功為零
。換言之，重力在整個過程之中並未抵減系統之中的能量，若我們再嘗試其他的路徑
，以斜拋的方式來做。我們會發現，這個現象依舊，而且只要在保持出發的高度不變
，我們永遠可以得到相同的結果。由這個過程我們亦發現，能量是守恆的。
回頭思考一件事，如果能量被移轉掉了
，那為何最末尾的能量數值又回到與初始狀態相同呢？
我們可以解釋，重力其實是將動能轉換成另一種形式的能量儲存起來
，而在反向的過程中再釋放回來，過程之中，重力的作用是在做一個能量的轉換
。我們可以定義：其所儲存的值，為所作之功的負值
（因為是在作負功，此時功的數值為負值）
由功的定義：Ｗ＝∫f(x)．dx，此種能量的定義為
Ｕ＝－∫f(x)．dx，我們稱此具有儲能概念的能量為位能
。像有具有重力這種特質的力，我們稱為保守力
，我們由現象的討論可以知道，保守力應該有以下的特質：
(1)保守力不抵減系統之中的能量。保守力在封閉的路徑之中，來回所做的淨功
為零。
(２)保守力所作之功會以位能形式儲存。
而回頭思考這個系統中的能量守恆現象
，我們發現系統之中的動能值以及位能值的總合是不會改變的
，即：Ｅｋ１＋Ｕ１＝Ｅｋ２＋Ｕ２，我們稱這個式子為機械能守恆
。由這個式子我們可以知道，當給定個初始的狀態時，根據這個能量守恆的式子
，我們可以預期末狀態的現象約略是如何的但無法得知的是物理量的方向性
，因為這個純量的式子只能給我們一些數值而已。
--
◢█◣▏◤█◣ ◆未來最舊小棧 Oldest Future Object
█●▇█▁˙█ ◆通訊頻率 OfO.twbbs.org
◥█◢▉◥█◤ ◆來源座標 u3314a.dorm.ccu.edu.tw
--
※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc)
◆ From: 61.70.246.197