回答:
エネルギーは、そのエネルギーを持つオブジェクトによって実行できる作業量を示す量です。
説明:
物理的に言えば、エネルギーは実行できる最大作業量の観点から定義できます。これをもっと詳しく説明するために、最初に仕事の概念について考えてみましょう。ここでは古典物理学についてだけ話します。
古典物理学では、物体の運動はニュートンの第二法則によって支配されています。 #vecF = mveca#どこで #vecF# 力です、 #m# オブジェクトの質量と #veca# 加速を守ります。これは、力がオブジェクトの動きを変えるものであることを意味します。
もちろん、時間をかけて粒子に作用する力を変えることができます。そのため、作業量と定義します。#W#次の式で #W = intvecF * dvecs#。ここに #dvecs = vecvdt# 粒子が通る軌跡に沿ったベクトルは、粒子の速度に比例します。パスが直線でパスと同じ方向の力の場合、これは次のようになります。 #W = FDeltas#.
この仕事を力が作用する経路に関して定義したとしても、粒子の状態をあるものから別のものに変えるために必要な仕事(例えば、粒子の速度を変える)はただ依存しているだけであることがわかります最初と最後の状況で。これを確認するには、ニュートンの第二法則を使用して積分を解きます。
#W = intvecF * dvecs = intmveca * vecvdt = m int(d ^ 2vecs)/ dt ^ 2 *(dvecs)/ dtdt#
今私達は使用します #d / dt(v ^ 2)= d / dt((dvecs)/ dt *(dvecs)/ dt)= 2(d ^ 2vecs)/ dt ^ 2 *(dvecs)/ dt# 製品ルールを介して #W = m / 2intd / dt(v ^ 2)dt = m / 2 v ^ 2 _ "初期" ^ "最終" = m / 2(v_f ^ 2-v_i ^ 2)#.
それで実際に私達は仕事を知るために最初と最後の速度と質量を知る必要があるだけです。
今度は私達は目的の運動エネルギーと呼ばれる何かを定義する #E_ "kin" = m / 2v ^ 2#、 そう #W = DeltaE_ "kin"#。ご了承ください #W# 負または正の両方にすることができます。もし #W# ポジティブであれば、オブジェクトに対して作業が行われたと言い、ネガティブであれば、オブジェクトが作業を行ったと言います。以来 #v ^ 2> 0#すなわち、移動物体が実行できる仕事の最大量はその運動エネルギーによって与えられる。
これまでは粒子の移動について説明してきましたが、この量の仕事を見ているものが他にもたくさんあります。ガスの圧縮、電界および磁界について考えてみましょう。ただし、一般に、作業の実行中に変化する値をオブジェクトに割り当てることは可能です。だから、どういうわけか値の式を書き留めておくと #E# オブジェクトがを介して作業を実行したときに変化するオブジェクトの場合 #W = DeltaE#そしていつ #E = 0# オブジェクトは仕事をすることができません、我々はこの値をエネルギーと呼びます。