انرژی میتواند در صورتهای مختلفی ظواهر خواهد شد: جنبشی به جهت تکان، پتانسیل به جهت شرایط یا این که آرایش و پیرایش، حرارتی به جهت تکان ذرات، و الکتریکی به جهت بارها و میدانها. آنچه این گونه های را به هم لینک و پیوند میدهد، اصل پایستگی انرژی است: انرژی خیر خوی میشود و خیر از در بین میرود، بلکه تنها از شکلی به صورت دیگر تبدیل میشود. این اصل یکی از عمیقترین ضوابط طبیعت می باشد و چارچوبی مشترک برای تعریف پدیدهها در مقیاسهای بسیار خرد تا کیهانی مهیا معلم خصوصی فیزیک در شیراز مینماید.
تعلق انرژی به حرکت و نیرو دوطرفه میباشد. نیرو میتواند سبب ساز جابجایی یا این که تبدیل انرژی خواهد شد و انرژی گزینش مینماید که یک نیرو تا چه حد می تواند تکان یا این که تغییرو تحول تشکیل داد نماید. به همین ادله، جنبش بدون انرژی تنهاً یک تمجید ناقص میباشد و نیرو سوای انرژی به بهرهای استوار سبب نمیشود. انرژی، گویش مشترکی میباشد که حرکت و نیرو را به یک تصویر دارای انسجام از خلق سیستمها لینک و پیوند می دهد.
شعور انرژی همینطور به فهم مفاهیمی مانند پایداری، راندمان، اتلاف و تعادل منجر میگردد. این مفاهیم توضیح می دهند چرا بعضا فرایندها خودبهخویش شکل میدهند و برخی دیگر مستلزم تأمین انرژی فرنگی میباشند. همین نگاه انرژیاساس میباشد که به فیزیک امکان میدهد پیشبینی نماید یک سیستم به کدام حالت میل داراست و چرا.
نمونه کاربردی: در فناوریهای انرژیهای تجدیدپذیر، مانند توربینهای بادی و پنلهای شمسی، آیتم اصلی خیر ایجاد کرد انرژی، بلکه تبدیل، ذخیره و جابجایی مؤثر آن است. پیاده سازی باتریها، کانالهای هوشمند برق و حتی سیستمهای خنککننده مرکزها داده، کلیه بر درک عمیق انرژی و پایستگی آن توکل داراهستند. همین اصول در مقیاس تعالیخیس برای استیناف دگرگونی ستارگان و کهکشانها نیز به شغل میروند، جایی که انرژی تعیینکننده چرخه حیات ساختارهای کیهانی میباشد.
۴.۴ میدان
میدان یکیاز عمیقترین مفاهیم در فیزیک امروزی می باشد و راهی برای تمجید این سوال بنیادی فراهم مینماید که «اجسام چه گونه فارغ از تماس بدون واسطه بر یکدیگر تاثیر میگذارند؟». به مطرح شدن ظریفخیس، میدان یک خصوصیت فیزیکی فضا است که به هر جا از محیط مقدار و جهت مشخصی داراست و مشخص مینماید در صورتی جسمی در آن نقطه قرار گیرد، چه اثری را تجارب خواهد کرد. درین نگاه، دور و اطراف دیگر فقطً یک بستر خالی وجود ندارد، بلکه خویش حمل کننده داده ها فیزیکی میباشد.
میدانهای گرانشی، الکتریکی و مغناطیسی مثالهایی از این چارچوب می باشند که هر کدام نوعی برهمکنش بنیادی را تعریف و تمجید مینمایند. بهمکان آنکه بگوییم دو جسم «مستقیماً» به هم نیرو وارد مینمایند، فیزیک میداناساس توضیح میدهد که هر جسم میدان خاص خویش را در دور و بر ایجاد مینماید و اجسام دیگر به میدان جانور در محل خویش جواب می دهند. این تغییر نگاه، گذار از تعریفوتمجید بی آلایش نیرو به یک سبک ظریفخیس و پیشبینیپذیرتر از طبیعت است.
تعلق میدان به نیرو و انرژی بسیار بنیادی است. نیرو در واقع پیامد حضور جسم در یک میدان میباشد و بخش اعظمی از اشکال انرژی به طور انرژی ذخیرهگردیده در میدانها تعبیر می شوند. از جمله، انرژی پتانسیل گرانشی یا این که الکتریکی را میتوان به توزیع میدان در فضا نسبت بخشید. به این مفهوم، میدان پلی فی مابین انرژی و نیرو میباشد و قابلیت میدهد خوی سیستمها بهشکل پیوسته و جمعاًًَ گوشه و کنار سنجیده شود، خیر تنها در نقاط تماس.
مضمون میدان همینطور مسئلهساز درک پدیدههای توسعه یافتهخیس مانند جابجایی انرژی فارغ از جابهجایی ماده، نشر امواج و حتی ساختارهای بنیادی دور و اطراف-فرصت هست. روشنایی، بهتیتر یک موج الکترومغناطیسی، مثالای از نوسان میدانهاست و علامت میدهد که میدانها می توانند غیروابسته از وجود ماده نیز وجود داشته باشند. این بینش، نقش میدان را از یک ابزار محاسباتی ساده به یک موجودیت فیزیکی واقعی ارتقاء میدهد.
نمونه کاربردی: در مهندسی فضایی، مسیر تکان ماهوارهها و کاوشگرها بر پایه ی پژوهش ظریف میدان گرانشی زمین و اجرام دیگر انتخاب میگردد. فارغ از تمجید میدان، پیشبینی استوار مدارها، اصلاح مسیر فضاپیماها و حتی ناوبری سامانههای GPS ممکن نخواهد بود. همین مضمون در مقیاسهای خردخیس، در پیاده سازی موتورهای الکتریکی، پیوندها بیسیم و تصویربرداری پزشکی نیز نقش کلیدی ایفا مینماید.
مانند پایداری، راندمان، اتلاف و تعادل منجر میگردد