Energija je stanje tijela ili sistema tijela kada se oni kreću ili međudjeluju sa drugim tijelima ili sistemima. Energija je sposobnost tijela da izvrši rad.
Energija je sklarana veličina. Mjerna jedinica je džul (J).
Za tijelo, odnosno sistem tijela kažemo da imaju energiju ako mogu vršiti rad.
Ako tijelo vrši rad, savlađujući vanjske sile, njegova energija se smanjuje. Ako vanjske sile vrše rad nad tijelom njegova se energija povećava. Dakle, energija se može mijenjati radom.
Tipovi energije
Energija može postojati u različitim oblicima: kinetička, potencijalna, elastična, hemijska, svjetlosna, unutrašnja, električna, zvučna, magnetska, sunčeva energija, energija vjetra, energija talasa, nuklearna energija i dr.
Kinetička energija (oznaka Ek) je energija kretanja. Kinetička energija tijela koje se slobodno kreće jednaka je poluproizvodu mase i kvadrata njegove brzine.
Potencijalna energija (oznaka Ep) je energija koju tijelo ima zbog međudjelovanja sa drugim tijelima.
Potencijalna energija u polju sile Zemljine teže jednaka je proizvodu sile kojom na tijelo djeluje Zemljina teža i visine položaja.
Pri određivanju potencijalne energije važno je odrediti nulti nivo. Nulti nivo je nivo u odnosu na koji se mjeri visina tijela.
Gravitaciona potencijalna energija je energija koju tijelo ima u gravitacionom polju nekog drugog tijela.
Elastična potencijalna energija je posljedica djelovanja međumolekularnih sila u tijelima. Javlja se u elastičnim tijelima kada im se mijenja oblik zbog djelovanja neke vanjske sile.
Δl – produženje opruge
k – koeficijent proporcionalnosti
Kinetička, gravitaciona potencijalna i elastična potencijalna energija su različiti vidovi mehaničke energije.
Električnu energiju posjeduju naelektrisana tijela.
Hemijska energija je posljedica hemijskih veza među česticama tvari. Prisutna je u hrani i gorivima.
Svjetlosna energija je povezana sa procesima koji se dešavaju u atomu. Zahvaljujući njoj možemo vidjeti i prepoznati stvari i svijet koji nas okružuje. Najjači izvor svjetlosne energije je Sunce.
Nuklearna energija je povezana sa procesima u jezgru atoma. Jezgra atoma posjeduju nuklearnu energiju.
Unutrašnja energija tijela je energija međudjelovanja i kretanja molekula unutar tijela koja se hemijskim procesima ne mijenjaju.
Pretvaranje i održanje energije
Energija se može pretvarati iz jednog oblika u drugi, prenositi sa jednog tijela na drugo, npr. pri slobodnom padu potencijalna energija se pretvara u kinetičku.
Sistem tijela je zatvoren (izolovan) ako nema razmjene energije sa njegovom okolinom. Zakon održanja energije glasi: Unutar zatvorenog sistema jedni oblici energije se mogu pretvarati u druge, ali njihov zbir ostaje stalan.
Zakon održanja ukupne mehaničke energije nekog izolovanog sistema tijela može se izraziti kao:
Mnogi uređaji i postrojenja rade na principu pretvaranja energije:
baterija – hemijska energija se pretvara u električnu
grijalica – električna energija se pretvara u unutrašnju, pa grijalica zrači toplotu
mikrofon: zvučna energija se pretvara u električnu energiju
motor automobila – hemijska energija se pretvara u kinetičku
električni generator – mehanička energija se pretvara u kinetičku
fotostanica – svjetlosna energija se pretvara u električnu
Pretvaranje energije u rad
Kad se energija pretvara iz jednog oblika u drugi vrši se rad. Rad (oznaka W) je mjera pretvaranja jednog oblika energije u drugi oblik. Jednak je proizvodu sile i pređenog puta.
Rad je skalarna veličina. Mjerna jedinica rada je džul (J).
Džul je rad koji se izvrši kada sila od 1 N pomakne hvatište sile za 1 m u smjeru sile.
Rad se ne vrši ako se tijelo pri djelovanju sile ne pomakne. Npr. možete gurati ormar, umoriti se, ali ako ga niste pomakli izvršeni rad je jednak nuli.