הגדרה של אנרגיה....

semes100

New member
הגדרה של אנרגיה....

בין השאר, אני עורך בויקיפדיה ואנחנו עוברים על ערכים, בקיצור בערך ,אנרגיה" בויקיפדיה כתוב שאנרגיה מוגדרת ככמות העבודה אשר יכולה להיעשות על ידי כוח
https://he.wikipedia.org/wiki/אנרגיה

משתמש מסוים טוען זו לא בדיוק הגדרה נכונה כי אנרגיה מוגדרת לפי החוק הראשון של התרמודינמיקה כעבודה וחום- מה שכתוב בויקיפדיה
יכולה להיות הגדרה נכונה בסיסית ראשונית של אנרגיה?
 

BigBadWolf

Member
אנסה לחשוב על הגדרה, אבל בנתיים המשתמש טועה

התרמודינמיקה לא מגדירה אנרגיה, היא משתמשת בהגדרות הקיימות. במה שנרשם לדוגמה חסרה אנרגיה פוטנציאלית. אצלנו בכימיה נהוג להוסיף לנוסחת האנרגיה התרמודינמית גם אנרגיה כימית mu*n.
 

uzi2

Active member
הגדרה היסטורית, ועוד הגדרות......

כמעט תמיד אפשר לסמוך על וויקיפדיה באנגלית, שבד"כ, בניגוד לוויקיפדיה בעברית, טעויות לא מחזיקות שם יותר מזמן קצר מאוד. כך לפחות בפיסיקה.

בד"כ בספרי מכניקה מגיעים למושג האנרגיה מתוך מושג העבודה, ולדעתי (אם כי אינני בטוח) המושג אנרגיה הוגדר במקור כך, אולם ההגדרה של אנרגיה כיכולת ליצור עבודה, היא בעייתית בגלל החוק השני של התרמודינמיקה. למעשה ההגדרה הזאת אמורה להיות הגדרה של אנרגיה מכנית. ברגע שנכנסים לאנרגיות אחרות, ההגדרה אכן קצת בעייתית: לא ניתן להמיר את כל אנרגיית החום לעבודה, ולכן חלק מהאנרגיה איננה יכולה ליצור עבודה. העניין הוא שכאשר אנרגיה מוגדרת ברמה המיקרוסקופית (חלקיקים בודדים) חוקי הפיסיקה היסודיים הפיכים בזמן, בעוד שברמה המאקרוסקופית חוקי הפיסיקה אינם הפיכים בזמן שכן חוקי הפיסיקה המאקרוסקופיים משלבים את חוקי הפיסיקה המיקרוסקופים עם תנאי התחלה ועם העובדה שאין לנו שליטה על כל פרט מיקרוסקופי אלא רק על ממוצעים (או סכומים). התוצאה היא שבעוד שברמה המיקרוסקופית (חלקיקים בודדים) הכל הפיך ואפשר להגדיר אנרגיה כיכולת ליצור עבודה, ברמה המאקרוסקופית לא.

בשלבים מתקדמים יותר, מתקבל (ממשפט נתר, שמבוסס על פורמליזם לגראנז'יני או המילטוניאני של חוקי הפיסיקה) שהאנרגיה היא גודל שמור שנובע מכך שחוקי הפיסיקה הבסיסיים אינם תלויים בזמן. למעשה שימור האנרגיה הוא תוצאה של סימטריה של הלגראנז'יאן תחת הזזה של ציר הזמן. אבל גם כאן, מדובר על חוקי פיסיקה יסודיים. כאלו שלא מכילים בתוכם הנחה על תנאי התחלה.

בסופו של דבר מדובר בגודל שמור (סך האנרגיה במערכת סגורה), שבהתאם לתחום שבו אנו עוסקים, כך ניתן להקיש ממנו מסקנות. כיוון שרק סך האנרגיה נשמר, אפשרי שסוגים מסויימים של אנרגיה יהפכו לאחרים.

מקווה שלא בילבלתי אותך יותר מדי.
 

semes100

New member
כרגע ההגדרה שנמצאת שם היא :

בפיזיקה, אנרגיה היא גודל פיזיקלי סקלרי, שמציין את כמות העבודה היכולה להיעשות על ידי כוח, המסייע להבנה בכל תחומי הפיזיקה. לפי הגדרה כללית יותר, אנרגיה היא הגודל הפיזיקלי שנשמר כתוצאה מכך שחוקי הפיזיקה קבועים בזמן.

אנחנו לא חושבים שזו הגדרה טובה, ההגדרה באנגלית היא כאן:
In physics, energy is a property of objects, transferable among them via fundamental interactions, which can be converted in form but not created or destroyed. The joule is the SI unit of energy, based on the amount transferred to an object by the mechanical work of moving it 1 metre against a force of 1newton

ואנחנו חושבים שהיא יותר טובה, אבל אנחנו רוצים לתרגם מעט אחרת (לא מומלץ בויקיפדיה שיהיה בדיוק אותו הדבר, גם אם זה מתורגם) אבל איך להגיד- אנרגיה היא תכונה של אובייקטים?
 

deathcaster

New member
עוזי

אז סתם כדי לראות שלא שכחתי הכל מהפיזיקה שלמדתי באקדמיה...

כוח מגנטי תמיד פועל בניצב למהירות, היינו לתנועת הגוף, לכן כוח זה לעולם אינו מבצע עבודה.
אז לפי ההגדרה הזו, ניתן להגיד שלא קיימת אנרגיה מגנטית?
 

uzi2

Active member
נקודה טובה. לא ניתן להגדיר

אנרגיה מכאנית או אנרגיה פוטנציאלית מגנטית.
ההסתכלות שלנו על שדה מגנטי היא לא כעל משהו שקיים בפני עצמו אלא כעל רכיב של שדה אלקטרומגנטי כאשר המשמעות של אנרגיה מגנטית בפני עצמה חסרה, כלומר היותה רכיב של שדה אלקטרומגנטי, מאפשר לייחס לשדה המגנטי אנרגיה וצפיפות אנרגיה.
לעובדה שהכוח המגנטי לא עושה עבודה יש משמעות בכך שאין משמעות פרקטית להגדיר לו אנרגיה בפני עצמו עבור חוקי הפיסיקה הקלאסית. מכיוון שהוא רכיב של גודל טנזורי שנקרא שדה אלקטרומגנטי יש צורת הסתכלות שבה מייחסים לשדות את צפיפות האנרגיה, ושם באמת ניתן להגדיר.
 

deathcaster

New member
כלומר

ע"י חוקי המגנטיות הבסיסיים (אמפר, ביו-סבר-לפלס וכד') אין לי כל יכולת להגדיר אנרגיה?

ואם מגדירים אנרגיה ע"פ צפיפותה ביחס לטנזור הא"מ, איך הסכימה מתבצעת? אני מניח שיש ביטוי מתמטי לכך ע"י איזה אינטגרל נפחי או משהו כזה... אבל בכל זאת, באיזה כיוון תנועה מתחשבים אם הגוף לא מבצע עבודה בכיוון הכוח (או שמא?) ?
סליחה אם השאלה נשמעת דבילית ו/או בעלת ניסוח עלוב.
 

uzi2

Active member
הביטו ל- "אנרגיה מגנטית"

הביטוי לאנרגיה מגנטית הוא שצפיפות האנרגיה המגנטית (ליח' נפח) פרופרוציונאלית לריבוע השדה המגנטי (קבוע הפרופורציה תלוי בשיטת היחידות ובסוג התווך). אבל מעבר אנרגיה כזאת מחייב גם שדה חשמלי (ווקטור פוינטינג).
יש שתי דרכים שבהן אנרגיה עצורה בשדות יכולה להפעיל כוח. הראשונה זה חוק לורנץ. הכוח המגנטי על פי חוק לורנץ לא מבצע עבודה.
השנייה שאני מכיר זו קרינה אלקטרומגנטית. שם השדה החשמלי והשדה המגנטי חייבים להיות נוכחים שניהם, ולכן למרות שמתמטית צפיפות האנרגיה מחולקת בין השדה החשמלי לשדה המגנטי. רק בקיום שניהם, תיווצר עבודה.
השדה האלקטרומגנטי לא יוצר את הכוח. הוא בעצם מכיל תנע, וכאשר נספג בגוף הוא מעביר את התנע שלו לגוף, ושינוי התנע של הגוף לאורך הזמן מהווה כוח. (קצב שינוי התנע ביח' זמן, כתוצאה מספיגה של קרינה א"מ שמכילה בתוכה תנע).

השאלות שלך ממש לא דביליות, ואין בעיה עם הניסוח שלהן.
 

הפרבולה

New member
כוח מגנטי כן יכול לבצע עבודה

הכוח ניצב למהירות של המטען החשמלי בשדה מגנטי , ואז הוא מוסיף לו מהירות בכיוון ניצב לתנועתו שזה תוספת אנרגיה.
למשל זרם חשמלי בחוט מוליך בשדה מגנטי גורם לחוטלהאיץ בניצב לשדה המגנטי ( זה העקרון של מנוע חשמלי ), וכך החוט ( ולא האלקטרונים שנעים בתוך התייל) מקבל אנרגיה קינטית.
 

uzi2

Active member
לא. (עבור הטענה הראשונה). בעקיפין (עבור הטענה השנייה).

כוח בניצב למהירות תורם רק לשינוי כיוון המהירות. לא לשינוי גודלה.
כמובן שבשילוב כוחות אחרים הכוח המגנטי עשוי להשפיע על האנרגיה הקינטית של חלקיק. למשל להסיט חלקיק טעון מאזור עם אנרגיה חשמלית פוטנציאלית גבוהה יותר לאזור עם אנרגיה חשמלית נמוכה יותר.
 

deathcaster

New member


 

הפרבולה

New member
אני לא מסכים, כוח בניצב למהירות גורם גם לשינוי גודלה של

המהירות. הוא אמנם לא משנה את רכיב גודל המהירות בכוון המקורי אבל ערך מוחלט של וקטור המהירות גדל תמיד.
אם המהירות המקורית היא U והכוח הניצב מוסיף מהירות V בכיוון ניצב אז גודל המהירות החדשה לפי פתגורס זה שורש של U^2+V^2
&nbsp
 

uzi2

Active member
לא.

החישוב שלך מניח שלאורך שינוי הווקטור כיוון הכוח נשאר ניצב לווקטור המקורי, וזה לא המצב כאשר עושים חישוב דיפרנציאלי שבו תוך שינוי דיפרנציאלי של הווקטור גם כיוון הכוח משתנה.
 

הפרבולה

New member
אולי אתה מתכוון למקרה ש

שחלקיקי נע במהירות קבועה בציר X ונכנס לשדה מגנטי , במקרה זה מהירותו המוחלטת אכן לא תוכל לגדול ( שהרי מהיכן תגיע האנרגיה ), מה שיקרה זה שהוא יאיץ לכיוון Y אבל לפי חוק לנץ ייווצר כוח בכיוון X- שיאיט את מהירותו בכיוון X והערך המוחלט של המהירות ישאר קבוע. נראה לי שאז הוא ינוע במעגל שהכוח יסתובב יחד איתו ויהיה לכיוון המרכז ויהווה את הכוח הצנטרפיטלי.

אם המהירות של המטען החשמלי בכיוון X נשארת קבועה והוא נע בשדה מגנטי כך שנוצר כוח בכיוון Y שמאיץ אותו בכיוון זה המהירות המוחלט תגדל , כיוון הכוח אכן ישתנה ( כי הוא ניצב למהירות המטען שמשתנה (וגם לשדה המגנטי) ) והמטען ינוע בספירלה שהולכת וגדלת ומהירותו תגדל ( נדמה לי שזה העקרון של חלק ממאיצי החלקיקים ), אבל לשם זה דרוש שדה חשמלי בציר X .שתדאג שמהירותו בכיוון X לפחות לא תקטן ( ואף תואץ כמו במאיץ חלקיקים)
 

uzi2

Active member
מה שכתבתי נכון באופן כללי.

חלקיק טעון בשדה מגנטי, זה הדוגמה היחידה לכוח שיוצר שדה מגנטי על חלקיק ללא קיום של כוחות נוספים. בכל דוגמה אחרת יש כוחות אחרים חוץ מהמגנטי.
כוח לורנץ כאשר יש רק שדה חשמלי - יוצר תנועה בורגית, (או מעגלית כמקרה פרטי), שבה גודל המהירות קבוע.

חוק לנץ לא מדבר על כוחות (למרות המונח כא"מ שם שמתאר הפרש פוטנציאלים חשמלי), אלא על כיוון זרם מושרה, אבל הזרם המושרה הוא תוצאה של שדה חשמלי שנוצר כתוצאה משינוי בשטף המגנטי, ולפיכך כל החישוב מסתמך שילוב של שדה חשמלי ושדה מגנטי. שדה חשמלי קיים בהכרח כאשר יש שינוי בזמן של השדה המגנטי.
 

uzi2

Active member
תיקון טייפו "כוח לורנץ כאשר יש רק ..."

במקום המילה שדה חשמלי צריך להיות שדה מגנטי.
 

Schrodingers Dog

New member
טעות

זה פשוט לא נכון מה שאתה אומר. זה חישוב טריוויאלי של שורה אחת להראות שאם כוח פועל רק בניצב לוקטור המהירות אז גודל וקטור המהירות לא משתנה בזמן.
 

הפרבולה

New member
אם כוח פועל בניצב למהירות U

אז הוא מוסיף לו רכיב מהירות V בכיוון ניצב ולכן סה"כ המהירות המוחלטת גדלה והיא תהיה שורש רבועי של U^2+V^2
 

Schrodingers Dog

New member
טעות

אמרת אותו דבר כמו בהודעה הקודמת. עדיין הטענה שלך לא נכונה.
אפשר להגיד שאתה עושה את אותה טעות שהבחור עשה פה:
http://physics.stackexchange.com/questions/113102/why-does-a-perpendicular-force-not-change-speed

הוכחה קצרה לכך שכוח ניצב לא משנה את גודל המהירות אפשר לראות פה:
https://www.physicsforums.com/threads/perpendicular-force-no-speed-change.131904/

באופן כללי נראה כי אתה לא בדיוק מבין על מה אתה מדבר.
 
למעלה