에너지의 변환.

제4장
에너지의 변환.

보이는 움직임의 에너지.

121. 보이는 운동 에너지로 변환 목록을 시작합시다. 이것은 돌이 지구 위로 위쪽으로 투사될 때 또는 정확히 유사한 경우를 들자면 행성이나 혜성이 근일점 또는 태양에 가장 가까운 위치에서 원일점 또는 가장 먼 위치로 갈 때 위치 에너지 로 바뀝니다. 태양으로부터. 따라서 우리는 천체가 근일점에서 가장 빠르게 움직이고 원일점에서 가장 느리게 움직여야 하는 이유를 알 수 있습니다. 그러나 행성이 정확히 원형의 궤도에서 태양 주위를 움직인다면 그 속도는 이 궤도의 모든 다양한 지점에서 동일할 것입니다. 에너지의 변환 없음.

122. 우리는 이미(Arts. 108 , 109 ) 진동하거나 진동하는 물체의 에너지는 실제 운동의 에너지와 위치의 에너지가 교대로 있다고 말했습니다. 따라서 이러한 점에서 진자는 혜성이나 타원 궤도를 가진 천체와 유사합니다. 그럼에도 불구하고[88페이지] 에너지의 변화는 일반적으로 천체에서보다 진자 또는 진동하는 물체에서 더 완전합니다. 진자에서 가장 낮은 지점에 있을 때 에너지는 전적으로 실제 운동의 에너지이고 위쪽 지점에서는 전적으로 위치의 에너지이기 때문입니다. 이제 천체에서는 천체가 근일점에서 원일점으로 이동할 때 속도가 감소할 뿐 전체가 파괴되지는 않습니다. 다른.

123. 다음으로 실제 가시 에너지의 흡수열 로의 변화를 고려합시다 . 이것은 마찰, 타악기 및 저항의 모든 경우에 발생합니다. 예를 들어 마찰에서 우리는 일이나 에너지를 열로 변환합니다. 열은 여기에서 표면을 서로 마찰함으로써 생성됩니다. Davy는 빙점보다 낮은 두 개의 얼음 조각이 마찰에 의해 녹을 수 있음을 보여주었습니다. 타악기에서는 타격의 에너지가 열로 변환됩니다. 반면에 유성이나 대포알이 큰 속도로 공기를 통과하는 경우에는 공기와의 접촉을 통해 유성이나 대포알의 에너지가 손실되고 동시에 열이 발생하기 때문에 이 저항.

저항이 대기 중일 필요는 없습니다. 왜냐하면 대포알이 나무 판자나 모래를 관통하도록 설정할 수 있고, 나무 판자나 모래가 물체의 움직임에 대해 제공하는 저항 때문에 똑같이 열이 생성될 것이기 때문입니다. 공. 우리[89페이지] 더 나아가 일반화할 수 있으며, 신체의 가시적 운동량이 더 큰 질량으로 전달될 때마다 가시 에너지가 열로 전환된다고 주장할 수 있습니다.

124. 이 점을 명확히 하기 위해 약간의 설명이 필요할 것입니다.

운동의 제3법칙은 작용과 반작용이 동일하고 반대라는 것을 말하며, 따라서 두 물체가 충돌할 때 작용하는 힘은 동일하고 반대되는 양의 운동량을 생성합니다. 운동량은 질량의 속도의 곱을 의미한다는 점을 염두에 두고 수치적 예를 통해 이 법칙의 의미를 가장 잘 알 수 있습니다.

예를 들어, 질량이 10이고 속도가 20인 비탄성체가 질량 15와 속도 15인 다른 비탄성체와 직접 충돌한다고 가정해 봅시다. 두 운동의 방향은 동일합니다.

이제, 결합된 질량체는 충돌 후에 속도 17로 움직일 것이라는 것은 잘 알려져 있습니다. 그렇다면 충돌에 의해 발생된 힘의 영향은 무엇이었습니까? 더 빠른 속도의 물체는 충돌 전 운동량 10 × 20 = 200을 가졌지만 충돌 후 운동량은 10 × 17 = 170에 불과합니다. 따라서 운동량과 관련하여 30단위의 손실을 입거나 이전 운동과 반대 방향으로 30단위의 운동량이 영향을 주었다고 생각할 수 있습니다.

반면에, 더 작은 속도의 몸체는 충돌 전에 15 × 15 = 225의 운동량을 가졌던 반면, 충돌 후에는[90페이지] 충격은 15 × 17 = 255 단위이므로 운동량은 이전 방향으로 30 단위 증가했습니다.

따라서 충돌의 힘은 반대 방향으로 30단위의 운동량을 생성하므로 방향을 고려하면 충돌 전과 후에 시스템의 운동량이 동일합니다. 충돌 전에 우리는 10 × 20 + 15 × 15 = 425의 운동량을 가졌던 반면, 충돌 후에 우리는 속도 17로 움직이는 결합된 질량 25를 갖게 되어 이전과 같이 운동량 425를 제공합니다.

125. 그러나 운동량은 충돌 전후에 동일하지만 움직이는 질량체의 가시적 에너지는 의심할 여지 없이 충돌 전보다 충돌 후 더 적습니다. 이것을 보기 위해 우리는 예술의 표현으로 향해야 합니다. 28 에서 충돌 전 에너지는 다음과 같다는 것을 알 수 있습니다. - 에너지 킬로그램 = ( mv ²)/(19 · 6) = (10 × 20² + 15 × 15²)/19·6 = 376에 가깝습니다. 반면 임팩트 후 = (25 × 17²)/19·6 = 368에 가깝습니다.

126. 운동 중인 비탄성 물체가 정지해 있는 유사한 물체와 충돌한다고 가정하면 에너지 손실이 훨씬 더 분명해질 것입니다. 따라서 질량이 20이고 속도가 20인 물체가 동일한 질량의 물체에 충돌하지만 정지 상태에서 충돌 후 이중 질량의 속도는 분명히 10에 불과합니다. 그러나 에너지와 관련하여 충격 전의 값은 (20 × 20²)/19·6 = ⁸⁰⁰⁰⁄₁₉·6이고 충격 후[91페이지] 영향은 (40 × 10²)/19·6 = ⁴⁰⁰⁰⁄₁₉·6 또는 전자의 절반에 불과합니다.

127. 따라서 이러한 모든 경우에 가시 에너지의 명백한 손실이 발생하는 동시에 발생하는 타격으로 인해 열이 생성됩니다. 그러나 결합된 물질이 완전히 탄성이 있는 경우(물질이 없음) 충돌 후 가시 에너지는 이전과 동일하며 이 경우에는 열로 변환되지 않습니다. 그러나 이것은 극단적인 가정이며 어떤 물질도 완벽하게 탄성이 있는 것이 아니기 때문에 모든 충돌의 경우에 가시적 운동이 열로 더 많이 또는 더 적게 변환됩니다.

128. 우리는 진동하거나 진동하는 물체의 에너지 변화에 대해 마치 실제 에너지가 위치의 에너지로 완전히 전환된 것처럼, 그리고 그 반대인 것처럼 말했습니다( Art. 122 ).

그러나 여기에서도 각 진동이나 진동에서 가시 에너지가 열로 변환되는 정도가 더 크거나 적습니다. 예를 들어, 진자를 가지고 가능한 한 유리한 상황을 만들기 위해 칼날 위에서 진공 상태에서 흔들리도록 합시다. 이 경우 칼날이 그것이 놓여 있는 평면에 대해 약간이지만 일정한 마찰이 있을 것이며, 비록 진자가 몇 시간 동안 계속 흔들릴지라도 결국에는 멈출 것입니다.

그리고 다시 말하지만, 진자를 둘러싸고 있는 공기가 전혀 없을 정도로 진공을 완벽하게 만드는 것은 불가능합니다. 그래서 진자의 운동의 일부가 항상[92페이지] 진동하는 진공의 잔류 공기에 의해 제거됩니다.

129. 이제 소리를 구성하는 진동 운동에서도 비슷한 일이 일어납니다. 따라서 종이 진동할 때 진동 에너지의 일부는 주변 공기에 의해 전달되며, 이로 인해 우리는 종의 소리를 듣습니다. 그러나 공기가 없어도 종은 영원히 진동하지 않을 것입니다. 모든 물체에는 진동의 완전한 자유를 방해하고 궁극적으로 진동을 열로 변환시키는 특성인 내부 점도의 양이 많거나 적기 때문입니다.

따라서 진동하는 종은 진동하는 진자와 거의 같은 위치에 있습니다. 왜냐하면 에너지의 두 부분 모두 공기로 방출되고 두 부분 모두에서 내부 점도의 형태를 취하는 것과 다른 하나는 칼날이 놓여 있는 평면에 대한 칼날의 마찰입니다.

130. 이 두 경우 모두 공기 중으로 들어가는 에너지 부분이 궁극적으로 열의 형태를 취합니다. 진동하는 진자는 공기에 운동을 전달하고 이 운동은 궁극적으로 공기를 가열합니다. 진동하는 종 즉 악기도 마찬가지로 에너지의 일부를 공기에 전달합니다. 이 전달된 에너지는 무엇보다도 잘 알려진 음속으로 공기를 통해 이동하지만 진행되는 동안 의심할 여지 없이 부분적으로 열로 변환됩니다. 결국 공기를 통해 다른 몸으로 전달되고,[93페이지] 내부 점도에 의해 조만간 열로 전환됩니다. 따라서 우리는 열이 직선이든 진동이든 진동이든 가시적인 모든 지상 운동이 궁극적으로 변화하는 에너지의 한 형태라는 것을 알 수 있습니다.

131. 지구 표면에서 가시적인 직선 운동을 하는 물체의 경우, 이러한 변화는 매우 빨리 발생합니다. 만약 운동이 무거운 회전 팽이의 운동과 같이 회전한다면 궁극적으로 그것이 되기까지 더 오래 계속될 수 있습니다. 주변 공기와 회전축의 마찰에 의해 정지됨; 그것이 진자에서처럼 진동하거나 악기에서처럼 진동하는 경우, 우리는 공기와 내부 마찰이 어떤 모양으로 작용하여 그것을 옮기고 궁극적으로 그것을 변환하는 데 성공할 것임을 보았습니다. 열에.

132. 그러나 지구 표면에서 움직이는 물체를 고려하는 이유는 무엇입니까? 왜 지구 자체의 운동을 고려하지 않습니까? 이것도 궁극적으로 열의 형태를 띨 것인가?

의심할 여지 없이 그러한 경우 개종을 추적하는 것이 더 어렵습니다. 왜냐하면 그것이 우리 눈앞에서 합리적인 속도로 진행되고 있지 않기 때문입니다. 다시 말해서, 지구를 거주 가능하게 만들고 우리와 같은 지적인 존재에게 적합한 거처를 만드는 바로 그 조건은 지구의 경우에 이러한 에너지 전환을 인식하기에 부적합한 조건입니다. 그러나 그것이 실제로 일어나고 있다는 징후가 없는 것은 아닙니다. 이것들을 전시하기 위해, 우리는 지구의[94쪽] 운동은 회전 운동과 하나는 회전 운동으로 나뉩니다.

133. 이제 지구의 자전과 관련하여 이 운동의 가시 에너지를 열로 변환하는 것은 이미 잘 알려져 있습니다. 이것을 이해하려면 지구의 유동적인 부분에 대한 달의 작용 특성을 연구하면 됩니다. 다음 다이어그램에서( 그림 11) 우리는 이것에 대한 과장된 표현을 가지고 있는데, 이를 통해 우리는 구형 지구가 길쭉한 타원으로 변환되어 한쪽 끝이 항상 달을 가리키는 것을 볼 수 있습니다. 지구 자체의 단단한 몸체는 평소와 같이 회전하지만 그럼에도 불구하고 이 유체 돌출부는 그림에서 볼 수 있듯이 항상 달을 향하고 있으므로 회전할 때 지구가 돌출부에 마찰됩니다. 이 작용에 의해 생성된 마찰은 분명히 지구의 회전 에너지를 줄이는 경향이 있습니다. 즉, 브레이크와 같은 역할을 합니다. 그리고 우리는 브레이크 휠처럼 가시 에너지를 열로 변환합니다. 이것은 Mayer와 J. Thomson에 의해 처음으로 인식되었습니다.