การอนุรักษ์พลังงานเทียบกับโมเมนตัม | การอนุรักษ์โมเมนตัมเทียบกับการอนุรักษ์พลังงาน
การอนุรักษ์พลังงานและการอนุรักษ์โมเมนตัมเป็นสองหัวข้อสำคัญที่กล่าวถึงในวิชาฟิสิกส์ แนวคิดพื้นฐานเหล่านี้มีบทบาทสำคัญในด้านต่างๆ เช่น ดาราศาสตร์ อุณหพลศาสตร์ เคมี วิทยาศาสตร์นิวเคลียร์ และแม้กระทั่งระบบเครื่องกล จำเป็นต้องมีความเข้าใจที่ชัดเจนในหัวข้อเหล่านี้เพื่อที่จะเป็นเลิศในสาขาเหล่านี้ ในบทความนี้ เราจะพูดถึงการอนุรักษ์พลังงานและการอนุรักษ์โมเมนตัม คำจำกัดความ การนำไปใช้ของสองหัวข้อนี้ ความคล้ายคลึงกัน และสุดท้ายคือความแตกต่างระหว่างการอนุรักษ์โมเมนตัมและการอนุรักษ์พลังงาน
การอนุรักษ์พลังงาน
การอนุรักษ์พลังงานเป็นแนวคิดที่กล่าวถึงในกลศาสตร์คลาสสิก สิ่งนี้ระบุว่าปริมาณพลังงานทั้งหมดในระบบที่แยกได้นั้นถูกอนุรักษ์ไว้ อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้ไม่เป็นความจริงทั้งหมด เพื่อให้เข้าใจแนวคิดนี้อย่างถ่องแท้ ก่อนอื่นเราต้องเข้าใจแนวคิดเรื่องพลังงานและมวล พลังงานเป็นแนวคิดที่ไม่สัญชาตญาณ คำว่า "พลังงาน" มาจากคำภาษากรีก "energeia" ซึ่งหมายถึงการทำงานหรือกิจกรรม ในแง่นี้ พลังงานเป็นกลไกที่อยู่เบื้องหลังกิจกรรม พลังงานไม่ใช่ปริมาณที่สังเกตได้โดยตรง อย่างไรก็ตาม สามารถคำนวณได้โดยการวัดคุณสมบัติภายนอก พลังงานสามารถพบได้ในหลายรูปแบบ พลังงานจลน์ พลังงานความร้อน และพลังงานศักย์เป็นชื่อบางส่วน คิดว่าพลังงานเป็นสมบัติที่อนุรักษ์ไว้ในจักรวาลจนกระทั่งมีการพัฒนาทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ การสังเกตปฏิกิริยานิวเคลียร์แสดงให้เห็นว่าพลังงานของระบบที่แยกออกมาไม่ได้รับการอนุรักษ์ อันที่จริง มันคือพลังงานและมวลรวมที่อนุรักษ์ไว้ในระบบที่แยกออกมาต่างหากเนื่องจากพลังงานและมวลใช้แทนกันได้ มันถูกกำหนดโดยสมการที่มีชื่อเสียงมาก E=m c2 โดยที่ E คือพลังงาน m คือมวล และ c คือความเร็วแสง
การอนุรักษ์โมเมนตัม
โมเมนตัมเป็นคุณสมบัติที่สำคัญมากของวัตถุที่เคลื่อนที่ โมเมนตัมของวัตถุมีค่าเท่ากับมวลของวัตถุคูณด้วยความเร็วของวัตถุ เนื่องจากมวลเป็นสเกลาร์ โมเมนตัมจึงเป็นเวกเตอร์ด้วยซึ่งมีทิศทางเดียวกับความเร็ว กฎที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งเกี่ยวกับโมเมนตัมคือกฎการเคลื่อนที่ข้อที่สองของนิวตัน ระบุว่าแรงสุทธิที่กระทำต่อวัตถุมีค่าเท่ากับอัตราการเปลี่ยนแปลงของโมเมนตัม เนื่องจากมวลคงที่ในกลศาสตร์ที่ไม่สัมพันธ์กัน อัตราการเปลี่ยนแปลงของโมเมนตัมจึงเท่ากับ มวลคูณด้วยความเร่งของวัตถุ ที่มาที่สำคัญที่สุดจากกฎข้อนี้คือทฤษฎีการอนุรักษ์โมเมนตัม สิ่งนี้ระบุว่าถ้าแรงสุทธิในระบบเป็นศูนย์ โมเมนตัมทั้งหมดของระบบจะคงที่โมเมนตัมได้รับการอนุรักษ์ไว้แม้ในระดับสัมพัทธภาพ โมเมนตัมมีสองรูปแบบที่แตกต่างกัน โมเมนตัมเชิงเส้นคือโมเมนตัมที่สอดคล้องกับการเคลื่อนที่เชิงเส้น และโมเมนตัมเชิงมุมคือโมเมนตัมที่สอดคล้องกับการเคลื่อนที่เชิงมุม ปริมาณทั้งสองนี้ได้รับการอนุรักษ์ไว้ภายใต้เกณฑ์ข้างต้น
การอนุรักษ์โมเมนตัมและการอนุรักษ์พลังงานแตกต่างกันอย่างไร
• การอนุรักษ์พลังงานเป็นจริงสำหรับมาตราส่วนที่ไม่สัมพันธ์กันเท่านั้น และต้องไม่เกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ โมเมนตัม ไม่ว่าเชิงเส้นหรือเชิงมุม ถูกอนุรักษ์ไว้แม้ในสภาวะสัมพัทธภาพ
• การอนุรักษ์พลังงานคือการอนุรักษ์สเกลาร์ ดังนั้นจึงต้องคำนึงถึงปริมาณพลังงานทั้งหมดเมื่อทำการคำนวณ โมเมนตัมเป็นเวกเตอร์ ดังนั้นการอนุรักษ์โมเมนตัมจึงเป็นการอนุรักษ์แบบมีทิศทาง เฉพาะโมเมนต์ในทิศทางที่พิจารณาเท่านั้นที่มีผลกระทบต่อการอนุรักษ์