仕事とエネルギーの違い(表付き)

パーティクルのシステムは、システムに存在する多くの機能によって定義されます。これらの関数には、力、変位、仕事、エネルギーなどがあります。多くの場合、1つの関数は、システムに対して定義された別の関数に関して、または別の関数から導出できます。機能は相互に関連しているため、区別が難しいことがよくあります。

仕事とエネルギーは、互いに依存しているが互いに異なる2つのそのようなスカラー関数です。システムを完全かつ正確に定義するには、それらの違いを知ることが重要です。

仕事vsエネルギー

仕事とエネルギーの違いは、行われる仕事は観察中の物体の変位と方向に依存するのに対し、物体のエネルギーは物体の変位や方向に依存しないことです。

オブジェクトに対して行われる作業は、オブジェクトに加えられる力であり、オブジェクトの方向と変位の変化を引き起こします。オブジェクトに対して行われる作業は、力の方向と変位の方向の関係に応じて、正または負になります。

エネルギーとは、物体が仕事をする能力です。それらは、オブジェクトを備えたシステムで作品を制作または作成します。オブジェクトのエネルギーは、オブジェクトの方向や変位に依存しません。化学エネルギー、位置エネルギー、力学的エネルギーのような多くの種類のエネルギーがあります。

仕事とエネルギーの比較表

比較のパラメータ作業エネルギー
意味方向を変えたり、オブジェクトを変位させたりするためにオブジェクトに加えられる力です。それは作品を制作または作成する能力です。それはシステムの機能です。
語源1826年から使用されています。フランスの数学者ガスパールギュスターヴコリオリスによって造られました。ギリシャ語の「エネルギー」に由来し、アリストテレスが紀元前4年にこの用語を導入して以来使用されています。
方向仕事は方向に依存します。加えられた力が変位の方向と同じ方向である場合、仕事は正であり、逆もまた同様です。エネルギーはスカラー量であるため、方向に依存しません。
変位オブジェクトに変位がない場合、オブジェクトが一定の距離をカバーしたが初期位置に戻ったとしても、オブジェクトによって実行された作業はゼロと見なされます。エネルギーは、変位の値に完全に依存しているわけではありません。したがって、変位がゼロであっても、適用されるエネルギーがゼロである必要はありません。
方程式仕事の数値の式は、仕事=力x距離です。電気エネルギー、化学エネルギーなど、さまざまな種類のエネルギーがあるため、エネルギーを見つけるための方程式はたくさんあります。

仕事とは?

行われた作業は、オブジェクトに加えられた力として定義され、オブジェクトの動きの方向の変位と変化を引き起こします。また、本質的には、外力によって物体に伝達されたエネルギーを測定して、物体の状態を変化させるためにも使用されます。

オブジェクトに対して行われる作業は、方向によって異なります。加えられた力の方向が引き起こされた変位の方向と同じである場合、行われた仕事は正です。加えられる力の方向が反対である場合、行われる仕事は負です。

行われる作業の方程式は、

仕事=力x変位

行われる作業のSI単位はジュール(J)ですが、Nmを使用することもできます。 1ジュールは、1mの変位を引き起こすために加えられる1Nの外力として定義されます。

例:壁を押す。この場合、変位がないため、実行される作業はゼロです。カートンをAからBにプッシュします。作業が完了しました。

エネルギーとは何ですか?

エネルギーとは、物体に外力を発生させるために行われる作業を受ける物体の能力です。粒子系のエネルギーは常に保存されています。したがって、それはエネルギー保存の法則に従います。

粒子のシステムの場合、エネルギーを生成したり破壊したりすることはできません。ある形式から別の形式に変更する必要があります。したがって、エネルギーには多くの種類があります。例:機械的エネルギー、化学エネルギー、位置エネルギー。

各種類のエネルギーは、さまざまな種類のシステムで使用されるエネルギーを定義するために使用されます。例:化学エネルギーは、周囲の化学変化から得られるエネルギーです。エネルギーの種類ごとに異なるエネルギー方程式があります。

位置エネルギーの方程式は、
E = mgh
エネルギーのSI単位もJであり、Nm(ニュートンメートル)の形式で表すこともできます。

仕事とエネルギーの主な違い

  1. 「仕事」と「エネルギー」の2つの用語は異なる定義を持っています。仕事は、オブジェクトに加えられる力として定義されます。加えられた力は、オブジェクトの方向または変位の変化を引き起こすはずです。その後、作業が行われます。一方、エネルギーは、オブジェクト上で作品を作成または作成する能力として定義されます。それは、物体が仕事をする能力です。
  2. 2つの言葉の起源も異なります。 「エネルギー」という用語は、紀元前4年にアリストテレスによって派生しました。ギリシャ語の「エネルギー」から造られ、造られてからずっと使われています。仕事とエネルギーは密接に結びついた用語ですが、仕事の導出はずっと後に行われました。これは、1826年にフランスの数学者ガスパールギュスターヴコリオリスによって最初に造られました。
  3. エネルギーと仕事はスカラー量です。つまり、大きさは方向に依存しません。しかし、行われる作業は方向に依存します。加えられた力がオブジェクトの変位の方向と同じ方向である場合、行われた作業は正であり、その逆も同様です。ここで、行われる作業の大きさは方向に依存しませんが、作業は行われます。エネルギーは方向に依存しません。
  4. オブジェクトに対して行われる作業の場合、オブジェクトは変位を受ける必要があります。オブジェクトが特定の距離を移動して初期位置に戻ると、距離はゼロではありませんが、オブジェクトの変位はゼロになります。この場合、実行される作業もゼロです。エネルギーは、オブジェクトの変位に完全に依存しているわけではありません。
  5. 仕事の大きさを計算するための方程式は、

仕事=力x変位。

エネルギーの方程式は、エネルギーの種類によって異なります。位置エネルギーの場合、方程式はE = mghですが、運動エネルギーの場合、方程式はE = 1/2 kv ^ 2です。

結論

エネルギーと仕事は、粒子のシステムの状態を定義するために使用される2つの異なる関数です。仕事は変位を引き起こすために加えられる力ですが、エネルギーは物体によって行われる仕事の能力です。

参照

  1. https://aapt.scitation.org/doi/abs/10.1119/1.1286662
  2. https://www.cabdirect.org/cabdirect/abstract/19681402006
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2D vs 3D