Энергия
Термин «энергия» был введен в 1807 г. английским ученым Т. Юнгом. В переводе с греческого это слово означает «действие, деятельность».
Современная наука немыслима без этого понятия. Оно присутствует во всех разделах физики. Это и электрическая энергия, магнитная энергия, атомная энергия и т. д.
Энергия, изучаемая в механике, называется механической. Именно с нее мы и начнем знакомство с этим важнейшим понятием.
Механическая энергия обозначается буквой Е и измеряется в тех же единицах, что и работа, т. е. в джоулях (Дж).
Поскольку в механике изучают движение тел и их взаимодействие друг с другом, то принято различать два вида механической энергии — энергию, обусловленную движением тел, и энергию, обусловленную их взаимодействием.
Виды механической энергии
Механическая энергия
Кинетическая
(энергия движения)
Ек
Потенциальная
(энергия взаимодействия)
Еп
Для расчета и той и другой энергии существует общее правило. Чтобы определить энергию, которой обладает тело, надо найти работу, необходимую для перевода этого тела из нулевого состояния в данное (нулевое состояние — это то, в котором соответствующая энергия тела считается равной нулю). Чем больше эта работа, тем большей энергией обладает тело в данном состоянии.
Формулы для вычисления
Формула для вычисления кинетической энергии тела:
Итак, кинетическая энергия тела равна половине произведения массы тела на квадрат его скорости.
Формула для вычисления потенциальной энергии тела, взаимодействующего с Землей:
Eп = mgh.
Итак, потенциальная энергия тела, взаимодействующего с Землей, равна произведению массы этого тела, ускорению свободного падения и высоты, на которой находится тело.
Кинетическая энергия
«Кинетикос» по-гречески означает «относящийся к движению».
Энергией обладают все тела, находящиеся в движении. Например, двигающийся автомобиль может опрокинуть препятствие, находящийся в движении молоток может забить гвоздь, падающий камень может поранить человека.
Тело с большей массой обладает большей кинетической энергией. Однако скорость тела кинетическую энергию изменяет более стремительно (смотри формулу).
Например, выпущенная из ружья и летящая с огромной скоростью маленькая пуля может глубоко проникнуть в тело; птица в воздухе может сбить огромный самолёт, так как во время столкновения обладает большой скоростью, а значит, и большой кинетической энергией, и может повредить лопасти турбины двигателя.
На американских горках при движении вагончика вверх кинетическая энергия его уменьшается, а при движении вниз — резко увеличивается, так как под воздействием силы тяжести увеличивается его скорость.
За нулевое положение тела при расчете его потенциальной энергии необязательно выбирать то, которое расположено на поверхности Земли. Это может быть и уровень пола в помещении, и поверхность стола и т. д. Нулевое положение, от которого отсчитывается высота тела h, выбирают произвольно, руководствуясь обычно лишь соображениями удобства и простоты.
Потенциальная энергия других взаимодействий находится по другим формулам.
Потенциальной энергией обладают:
1. Тела, поднятые над поверхностью земли (например, камень при падении с высоты образует на земле воронку).
2. Упруго деформированные тела (например, человек натягивает тетиву лука и выпускает стрелу).
3. Сжатые газы (расстояние между молекулами газа уменьшается, и увеличивается сила отталкивания между ними).
Слово «потенциальный» (potentia) на греческом языке означает «возможность».
Огромной потенциальной энергией обладают воды водопада. Потенциальная энергия воды совпадает с работой силы притяжения Земли.
Потенциальная энергия накапливается в водах рек. Сила притяжения Земли производит работу, заставляя реки течь в более низко расположенное место — в море.
Человек научился полезно использовать потенциальную энергию рек. В древние времена строили водяные мельницы, а с 20 века — гидроэлектростанции (ГЭС).
Гидроэлектростанция в Итайпу, находящаяся на границе между Бразилией и Парагваем на реке Парана, на сегодня является крупнейшим действующим сооружением такого рода в мире. У её плотины (через которую протекает вода) имеются шлюзы, состоящие из 14 ворот, через которые за секунду проходит 62200 кубометров воды.
От энергии, которой обладает тело, зависит работа, которую оно может совершить. Чем больше энергия тела, тем большая работа будет совершена при переходе тела из данного состояния в нулевое. Проиллюстрируем это простыми опытами.
Возьмем составной желоб, имеющий наклонную и горизонтальную части, и поместим на его сгибе алюминиевый цилиндр (рис. 27). Пуская по наклонной части желоба шарики разной массы с одинаковой высоты и шарики одинаковой массы с разных высот, можно заметить, что, чем большей потенциальной энергией наверху желоба и кинетической энергией внизу обладал шарик, тем на большее расстояние он передвинет металлический цилиндр.
https://phscs.ru/physics8/energy
https://wallpapers.99px.ru/wallpapers/90323/
https://metodist.site/mekhanicheskaya-ehnergiya-fizika-7-klass/
https://www.yaklass.ru/p/fizika/7-klass/rabota-i-moshchnost-energiia-11875/energiia-12347/re-34eba070-fdda-465e-89a4-2692ae8c4608
Список использованных источников
© ООО «Знанио»
С вами с 2009 года.