filozofia obiectuala

X.22.1 Interacţiuni īntre SM cu energie potenţială

Dacă avem două SM ce deţin (īn care este stocată) energie potenţială, şi aceste SM se află īn contact (cele două SM au o SRS comună), īntre cele două SM va avea loc un schimb permanent de energie (prin fluxuri energetice). Acest proces de schimb bilateral are ca stare procesuală finală starea de echilibru dintre cele două stocuri de energie potenţială, stare īn care densităţile de flux energetic (FE) din cele două SM sunt egale, şi ca urmare, FE recirculate īntre sisteme sunt egale şi de sens contrar (suprafaţa de echilibru a celor două FE este imobilă faţă de o referinţă externă).

Energia stocată īntr-un gaz comprimat sau īntr-un resort sunt cazuri tipice de energie potenţială stocată īn nişte SM. Fie un cilindru īn care un piston mobil separă īn partea stāngă un volum umplut cu un gaz la presiunea p, iar īn partea dreaptă un resort spiral comprimat astfel īncāt reacţiunea resortului să echilibreze forţa exercitată de presiunea gazului (vezi fig. X.22.1.1.a).

 

Fig. X.22.1.1

Atributul de stare energetică al stocului de energie potenţială īn cazul gazului comprimat este presiunea p, iar īn cazul resortului este distanţa  de deformare (comprimare sau extensie) a resortului faţă de lungimea sa iniţială (nedeformată).

 

Comentariul X.22.1.1: Atributul de stare energetică uzual pentru energia potenţială a unui gaz este presiunea, dar tot atāt de bine ar putea fi poziţia pistonului x din fig. X.22.1.1.a (pentru o anumită temperatură şi o cantitate dată de molecule, un mol de exemplu). La fel pentru resort, atributul de stare energetică ar putea fi efortul tangenţial din material (măsurat cu un traductor tensometric) pentru un anumit modul de elasticitate transversal G al materialului. Evident, de la caz la caz, relaţiile dintre stocul energetic şi atributul de stare sunt diferite.

Forţa Fp datorată presiunii gazului este echilibrată de forţa Fr a resortului comprimat, forţă dată de relaţia , unde k este o constantă constructivă a resortului. La echilibru, situaţie reprezentată īn fig. X.22.1.1.a, cele două forţe sunt egale, iar pistonul cu tot cu suprafaţa de echilibru inclusă īn el este imobil.

 

Comentariul X.22.1.2: Diferenţa majoră dintre fizica actuală şi filosofia obiectuală īn ce priveşte abordarea acestei stări de echilibru constă īn faptul că fizica actuală susţine că pe durata stării de echilibru nu există schimb de energie īntre cele două sisteme, īn timp ce filosofia obiectuală susţine că dimpotrivă, există FE de ambele părţi (deci schimb permanent de energie) dar aceste fluxuri sunt egale şi de sens contrar. Conform acestei abordări, sursa de FE, atāt agent cāt şi de reacţie, este un stoc de energie ; dacă acest stoc este finit, la o intensitate (putere) dată, el se poate epuiza, iar odată cu această epuizare va dispărea şi forţa (activă sau reactivă) şi starea de echilibru. Schimbul permanent de energie dintre cele două sisteme face ca cele două stocuri energetice să rămānă constante (dacă pierderile spre exterior sunt nule). Conform celor discutate īn anexa X.10, īn cazul echilibrului, īntre cele două sisteme interactive are loc o tranzacţie energetică echitabilă.

 

Dacă īn volumul din stānga are loc un aport de energie , sub forma unei creşteri de presiune  (vezi fig. X.22.1.1.b), noua forţă Fp va fi mai mare decāt reacţiunea arcului, ca urmare pistonul se va deplasa pe distanţa , comprimānd resortul pānă cānd forţa de reacţie a acestuia va reechilibra forţa gazului. Lucrul mecanic efectuat de forţa activă Fp īmpotriva reacţiunii arcului este[1]:

 

                                                                                   (X.22.1.1)

şi are loc pānă cānd densitatea de flux din dreapta pistonului este egală cu cea din stānga, adică pānă cānd surplusul de energie  va fi distribuit īn mod egal ambelor medii ce deţin energie potenţială. Acest fapt īnsemnă că:

 

                                                                                                               (X.22.1.2)

relaţie valabilă pentru cazul nostru simplificat, īn care sunt doar două sisteme materiale ce deţin energie potenţială, aflate īn interacţiune. Īn relaţia X.22.1.1 recunoaştem īn mărimea k o capacitanţă energetică de ordinil II pentru energia potenţială stocată īn arc, atributul de stare energetică fiind deformarea . Surplusul de stoc energetic  din arc este furnizat pe parcursul deplasării suprafeţei de echilibru de forţa Fp, forţă devenită activă pānă la restabilirea echilibrului.

Dacă mediile suport sunt omogene, stocul de energie potenţială existent īn ambele sisteme este distribuit uniform, atāt īn mediul gazos cāt şi īn materialul arcului, īn cazul unui resort spiral cilindric, sub formă de efort transversal pe secţiunea barei spiralate. Dacă īn locul mediului gazos punem o bară dintr-un material solid (vezi fig. X.22.1.1.c), energia potenţială a arcului comprimat va fi echilibrată de energia potenţială din mediul solid al barei, dar deoarece compresivitatea solidelor este mult mai mică decāt a gazelor, schimbarea  a lungimii acesteia este imperceptibilă pentru ochiul uman. Dar şi īn cazul solidelor există deformare a mediului proporţională cu nivelul energiei potenţiale stocată īn acel mediu (vezi anexa X.21).

 



[1] Relaţia X.22.1.1 este valabilă doar īn ipoteza simplificată a unei forţe Fp constante (independentă de poziţia x); īn realitate situaţia este mai complicată, dar pentru scopul acestui paragraf nu este importantă relaţia exactă.  

Copyright © 2006-2008 Aurel Rusu. All rights reserved.