에너지 보존

분석 모형 : 비고립계 (에너지)

비고립계는 계와 환경이 서로 상호작용하여 에너지가 계의 경계를 넘나든다.

에너지는 보존되므로, 계의 전체 에너지가 변한다면 여러 에너지 전달 방식으로 계의 경계를 넘기 때문이다.

$\Delta E_{system} = \Delta K + \Delta U + \Delta E_{int} = \sum T$

(T는 전달 방식으로, 일, 열, 역학적 파도, 물질 전달, 전기 수송, 전자기 복사 등이 있다.)

 

분석 모형 : 고립계 (에너지)

비보존력이 작용하지 않는 고립계에 대하여 역학적 에너지는 보존된다.

($\Delta E_{mech} = \Delta K + \Delta U = 0$, 비보존력도 없으므로 $\Delta E_{system} = 0$)

 

만약 계 내부에서 작용하는 비보존력(저항력)이 있다면, 이 힘에 의하여 역학적 에너지는 내부 에너지로 변환된다.

따라서 역학적 에너지는 보존되지 않지만 계의 전체 에너지는 보존된다.

($\Delta E_{system} = \Delta E_{mech} + \Delta E_{int} = 0$)

 

일률

에너지 전달의 시간에 대한 비율을 순간 일률 $P \equiv \frac{dE}{dt}$라 한다.

외력이 작용하는 시간 간격 동안에 물체에 한 일을 평균 일률 $P_{avg} = \frac{W}{\Delta t}$라 한다.

$P=\frac{dW}{dt}=\vec{F}·\frac{d\vec{r}}{dt}=\vec{F}·\vec{v}$

(1W(와트) = 1J/s = 1kg·m²/s³)