Czy energia jest skalarem, czy wektorem?
To trudne pytanie.
Przeważnie energia uważana jest za skalar. Charakteryzuje się jedną liczbą. Różne rodzaje energii (np. energię kinetyczną i potencjalną) można do siebie dodawać tak jak dodaje się liczby i w ten sposób otrzymywać wartość energii całkowitej.
Niemniej, chciałbym tutaj przedstawić pewne spostrzeżenie, które daje asumpt do postrzegania energii jako wektora.
W takim ujęciu nie dodaje się pewnych energii jak liczb lecz jak wektory.
Na poniższym rysunku mamy kolorowy trójkąt, którego boki reprezentują pewne rodzaje energii.
Bok zielony to energia masy spoczynkowej. Za ten rodzaj energii odpowiedzialna jest wartość masy spoczynkowej obiektu.
Energię tę oznaczyłem literą E z indeksem zero. Litera m z indeksem zero to masa spoczynkowa obiektu. A litera c oznacza szybkość światła.
Energia masy spoczynkowej to inaczej energia potencjalna.
Bok niebieski to energia pędu. Ten rodzaj energii związany jest z prędkością obiektu.
Energię tę oznaczyłem literą E z indeksem m (m jak momentum). Litera m w wyrażeniu mvc to masa rzeczywista ciała (inaczej zwana masą relatywistyczną). Litera v to prędkość obiektu. A litera p to pęd obiektu.
(Nie należy mylić energii pędu z energią kinetyczną).
Bok czerwony to energia całkowita obiektu. Oznaczyłem ją literą E (bez żadnego indeksu)
Kąt między bokiem zielonym a niebieskim jest kątem prostym. Energie te są do siebie prostopadłe. Energia całkowita E jest sumą wektorową energii masy spoczynkowej (energii potencjalnej) i energii pędu.
Poniżej przedstawiłem kilka prostych wzorów związanych z trójkątem energii.
Związek pomiędzy wartościami poszczególnych energii wynika z twierdzenia Pitagorasa (wzór 1 na poniższym zestawieniu wzorów).
Związek między masą rzeczywistą a spoczynkową wyraża wzór 5 i 6.
Wzór siódmy wynika ze wzorów 4, 5 i 6.
W kolejnej notce przedstawię gdzie ukrywa się na rysunku trójkąta energii energia kinetyczna.
Komentarze