La transformation d'énergie:
Le réchauffement de la tête de marteau est le résultat direct d'une conversion d'énergie. Vous êtes la source de l'énergie. Cette énergie va à l'énergie cinétique, thermique et sonore.
* énergie cinétique: Lorsque vous balancez le marteau, vous lui donnez de l'énergie cinétique (l'énergie du mouvement). Plus vous vous balancez plus vite et plus fort, plus l'énergie cinétique du marteau possède.
* Impact et déformation: Lorsque le marteau frappe l'ongle, cette énergie cinétique est transférée. Une bonne partie de cette énergie va dans la conduite du clou dans le bois. Cependant, pas * tout * entre dans ce travail parfaitement utile. Voici où se trouve la chaleur:
* Déformation: Le clou et la tête de marteau éprouvent une infime quantité de déformation (flexion, compression) sur l'impact. La déformation de ces matériaux nécessite de surmonter les forces internes dans leur structure.
* Friction: Il y a une friction entre le visage du marteau et la tête des ongles pendant le bref moment de contact.
* dissipation d'énergie dans l'énergie thermique (chaleur):
* Agitation moléculaire: La déformation et le frottement au point d'impact provoquent des atomes et des molécules dans la tête de marteau et le clou pour vibrer plus vigoureusement. Cette vibration accrue est, par définition, une augmentation de * l'énergie thermique *. L'énergie thermique est directement liée à la température - plus les molécules vibrent vigoureusement, plus l'objet se sent chaud.
* collision inélastique: La collision entre le marteau et l'ongle n'est pas parfaitement élastique. Dans une collision parfaitement élastique, toute l'énergie cinétique serait conservée. Cependant, dans une collision réelle comme celle-ci, une certaine énergie cinétique est convertie en d'autres formes, principalement l'énergie thermique (chaleur) et le son.
* Énergie sonore: Une partie de l'énergie de l'impact est également convertie en ondes sonores, que vous entendez comme le "thwack" du marteau.
en résumé:
1. Vous fournissez l'énergie initiale en balançant le marteau (énergie cinétique).
2. Lorsque le marteau frappe l'ongle, l'énergie cinétique est partiellement utilisée pour entraîner l'ongle. Cependant, une partie de l'énergie est convertie en raison de la déformation et du frottement pendant la collision inélastique.
3. Cette conversion entraîne une augmentation des vibrations moléculaires dans la tête du marteau et l'ongle, entraînant une augmentation de l'énergie thermique (chaleur). La tête de marteau est chaude car sa température a augmenté.
Considérations importantes:
* répétition: Vous remarquez que la tête du marteau se réchauffe principalement parce que vous frappez à plusieurs reprises l'ongle. Chaque grève contribue à une petite quantité d'énergie thermique. Au fil du temps, ces petites quantités s'accumulent et deviennent perceptibles.
* Propriétés du matériau: Le type de métal dont la tête de marteau est faite influencera la rapidité avec laquelle il se réchauffe. Certains métaux entraînent une chaleur mieux que d'autres, et certains ont des capacités de chaleur plus élevées (ce qui signifie qu'elles nécessitent plus d'énergie pour augmenter leur température).
* Efficacité: Un processus parfaitement efficace convertirait toute l'énergie cinétique en conduisant l'ongle. Cependant, les processus du monde réel ne sont jamais parfaitement efficaces. Il y aura toujours une certaine énergie perdue dans la chaleur et le son en raison de la friction et de l'inélasticité.