Էներգիա

[մինի|աջից|350px|[Կայծակը ուժեղ էլեկտրական դաշտերից առաջացած օդի էլեկտրական ճեղքումն է, և էներգիայի հոսք է ցուցադրում։ Մթնոլորտի էլեկտրական պոտենցիալ էներգիան փոխակերպվում է ջերմության, լույսի և ձայնի, որոնք էներգիայի այլ ձևեր են։]]

**Էներգիան** ֆիզիկական մեծություն է, որը բնութագրում է մարմնի աշխատանք կատարելու ունակությունը։ Ֆիզիկայում էներգիան (*էներգոս* բառից) սկալյար ֆիզիկական մեծություն է։  Էներգիան ունի տարբեր ձևեր` կինետիկ, պոտենցիալ, ջերմային, գրավիտացիոն, ձայնային, առաձգական, էլեկտրամագնիսական էներգիաները։

«Էներգիա» մեծությունը սերտորեն առնչվում է մեխանիկական աշխատանքի հետ։ Եթե մարմինը կամ մարմինների որևէ համակարգ կարող է աշխատանք կատարել, ապա ասում են, որ այն օժտված է էներգիայով։ Աշխատանք կարող են կատարել ինչպես շարժվող, այնպես էլ այլ մարմինների հետ փոխազդող մարմինները։ Մեխանիկայում տարբերում են երկու տեսակի էներգիա՝ կինետիկ և պոտենցիալ։ Մարմինների շարժմամբ պայմանավորված էներգիան անվանում են կինետիկ էներգիա, իսկ փոխազդեցությամբ պայմանավորված էներգիան՝ պոտենցիալ էներգիա։

Էներգիան կարող է մի ձևից փոխակերվել մյուսին, սակայն ընդհանուր էներգիայի չափը միշտ նույնն է մնում։ Այս սկզբունքը՝ էներգիայի պահպանման օրենքը, առաջին անգամ կանխադրվել է վաղ 19-րդ դարում, և վերաբերվում է մեկուսացված համակարգին։ Նյոթերի թեորեմի համաձայն, էներգիայի պահպանման օրենքը այն փաստի հետևանքն է, որ ֆիզիկայի օրենքները ժամանակի ընթացքում չեն փոխվում։

Թեև համակարգի ընդհանուր էներգիան ժամանակի ընթացքում չի փոփոխվում, սակայն մեծությունը կարող է կախված լինել ﻿կոորդինատային համակարգից։ Օրինակ՝ շաժվող օդանավի մեջ նստած ուղևորը օդանավի նկատմամբ զրո կինետիկ էներգիա ունի, սակայն նրա կինետիկ էներգիան Երկրի նկատմամբ զրո չէ։

## Կինետիկ էներգիա
Կինետիկ էներգիա անվանում են մարմինների շարժումով պայմանավորված էներգիան։

 A= \frac{mv_2^2}{2} - \frac{mv_1^2}{2}\qquad (1) 

Մարմնի վրա ազդող հաստատուն ուժի կատարած աշխատանքը փոփոխությունն է մի ֆիզիկական մեծության, որը որոշվում է մարմնի զանգվածի և արագության քառակուսու արտադրյալի կեսով։

Մարմնի զանգվածի և արագության քառակուսու արտադրյալի կեսին հավասար մեծությունն անվանում են մարմնի կինետիկ էներգիա։ Մարմնի կինետիկ էներգիան հավասար է այն աշխատանքին, որը կարող է կատարել շարժվող մարմինը մինչև կանգ առնելը։

 E=\frac{mv^2}{2} 
Օգտվելով կինետիկ էներգիայի սահմանումից (1) բանաձևը կարող ենք ներկայացնել հետևյալ կերպ՝ 
 A= \frac{mv_2^2}{2} - \frac{mv_1^2}{2}=E_2-E_1

Մարմնի վրա ազդող ուժերի համազորի կատարած աշխատանքը հավասար է մարմնի կինետիկ էերգիայի փոփոխությանը։ Այս պնդումը կոչվում է կինետիկ էներգիայի թեորեմ։

## Պոտենցիալ էներգիա
Պոտենցիալ էներգիա անվանում են մարմինների փոխազդեցությամբ պայմանավորված էներգիան։ Պոտենցիալ էներգիան չափվում է այն աշխատանքով, որը կարող է կատարել մարմինը՝ առանց արագությունը փոփոխելու մի դիրքից մյուսը տեղափոխելիս։ Պոտենցիալ էներգիայով է օժտված, օրինակ, սեղմված զսպանակը, Երկրից բարձրացված մարմինը։

### Մարմնի՝ ծանրության ուժով պայմանավորված պոտենցիալ էներգիա
Մարմնի՝ ծանրության ուժով պայմանավորված պոտենցիալ էներգիան։ m զանգվածով մարմինը Երկրի մակերևույթից h_1 բարձրությամբ կետից որևէ հետագծով h_2 բարձրությամբ մեկ այլ կետ տեղափոխելիս, երբ ծանրության ուժը կարելի է հաստատուն համարել, նրա աշխատանքը որոշվում է հետևյալ բանաձևով՝

 A= mgh_1-mgh_2 

Կատարված աշխատանքը կարելի է ներկայացնել որպես mgh մեծության սկզբնական և վերջնական արժեքների տարբերություն։

Մարմնի զանգածի, ազատ անկման արագացման և Երկրից մարմնի բարձրության արտադրյալն անվանում են պոտենցիա էներգիա։

 E= mgh 

Մարմնի ծանրության ուժով պայմանավորված պոտենցիալ էներգիան հավասար է մարմինը մինչև զրոյական մակարդակ տեղափոխելիս ծանրության ուժի կատարած աշխատանքին։

 A= E_1-E_2=-(E_2-E_1)=-\Delta E 

Ծանրության ուժի կատարած աշխատանքը հավասար է մարմնի պոտենցիալ էներգիայի փոփոխությանը՝ հակառակ նշանով։ Այս պնդումը կոչվում է պոտենցիալ էներգիայի թեորեմ։

### Առաձգականորեն դեֆորմացված մարմնի պոտենցիալ էներգիա
Եթե առաձգական մարմինը, օրինակ, զսպանակը, սեղմենք, ապա առաձգականության ուժի շնորհիվ այն կարող է ընդարձակվել և աշխատանք կատարել։ Առաձգականության ուժի կատարած աշխատանքը կարող ենք հաշվել հետևյալ բանաձևով, և այն արտահայտել պոտենցիալ էներգիայի փոփոխությամբ՝

 A= \frac{kx_1^2}{2} - \frac{kx_2^2}{2}

Առաձգականորեն դեֆորմացված զսպանակի պոտենցիալ էներգիան որոշվում է հետևյալ բանաձևով՝

 E= \frac{kx^2}{2} 

 A= \frac{kx_1^2}{2} - \frac{kx_2^2}{2}=-(E_2-E_1)=\Delta E

Մարմնի վրա ազդող պոտենցիալային ուժի աշխատանքը հավասար է նրա պոտենցիալ էներգիայի փոփոխությանը՝ հակառակ նշանով։ Այս պնդումը կոչվում է պոտենցիալ էներգիայի թեորեմ։

### Պոտենցիալ էներգիայի մինիմումի սկզբունք
Կայուն է այն հավասարակշռությունը, որի դեպքում մարմնի պոտենցիալ էներգիան ընդունում է իր հնարավոր նվազագույն արժեքը։ Այս պնդումն անվանում են պոտենցիալ էներգիայի մինիմումի սկզբունք։

## Լրիվ մեխանիկական էներգիա
Լրիվ մեխանիկական էներգիան մարմնի կինետիկ և պոտենցիալ էներգիաների գումարն է։ Պոտեցիալային ուժերի ազդեցության դեպքում մարմնի լրիվ մեխանիկական էներգիան մնում է հաստատուն, այսինքն՝ պահպանվում է։ Պոտենցիալային ուժերով փոխազդող մարմինների փակ համակարգի լրիվ մեխանիկական էներգիան պահպանվում է։ Այս պնդումն անվանում են լրիվ մեխանիկական էներգիայի պահպանման օրենք։ Համակարգի լրիվ մեխանիկական էներգիայի փոփոխությունը հավասար է արտաքին ուժերի և ներքին ոչ պոտենցիալային ուժերի աշխատանքների գումարին։

## Պատմություն
Էներգիա բառը գալիս է  (*էներգեյա*) բառից։ Առաջին անգամ հանդիպվում է Արիստոտելի «Նիկոմաքեական Էթիկա» գործում, մ.թ.ա. 4-րդ դարում։

## Չափում
[մինի|աջից|270px|[Կալորիմետր՝  գործիք, որը  ֆիզիկոսներն օգտագործվում են  էներգիան չափելու համար]]

Էներգիայի բացարձակ չափելու ձև չկա, որովհետև էներգիան բացատրվում է որպես այն աշխատանքը, որ մի համակարգը անում է (կամ կարող է անել) մյուսի վրա։ Այսպիսով, միայն մի համակարգի փոխակերպվումը մի համակարգից մյուս կարող է բացատրվել և չափվել։

### Մեթոդներ
Էներգիայի չափման մեթոդները հաճախ ընդլայնվում են այլ մեթոդների՝ ավելի հիմնարար գիտական հասկացություններ չափելու համար, օրինակ՝ նյութ, հեռավորություն, ճառագայթում, ջերմություն, ժամանակ, էլեկտրական լիցք և էլեկտրական հոսանք։

Սովորաբար ամենահաճախ գործածվող տեխնիկան կալորաչափն է, որով չափվում է ջերմությունը՝ ջերմաչափի կամ ճառագայթման պայծառությունը՝ բոլոմետրի օգնությամբ։

### Միավորներ
Գիտության պատմության մեջ, էներգիան տարբեր միավորներով է արտահայտվել, ինչպիսին են էրգերը և կալորիաները։ Ներկայում, էներգիայի չափման ընդունված միավորը Միավորների միջազգային համակարգում ջոուլն է։ Բացի ջոուլից, էներգիայի միավորներ են կիլովատտ-ժամը (ԿՎտժ) և բրիտանական ջերմային միավորը (British thermal unit կամ Btu)։ Սրանք երկուսն էլ ջոուլից մեծ միավորներ են։ Մեկ ԿՎտժ-ը հավասար է 3.6 միլիոն ջոուլի, իսկ մեկ Btu-ն հավասար է 1055 ջոուլի։

## Աղբյուրներ

Կատեգորիա:Էներգիա
Կատեգորիա:Ֆիզիկայի հասկացություններ
Կատեգորիա:Ֆիզիկական մեծություններ
Կատեգորիա:Հիմնական թեմատիկ հոդվածներ