Энергия – скалярная величина. Любую энергию в системе СИ измеряют в Джоулях.
В механике рассматривают два вида энергии тел – кинетическую энергию и потенциальную энергию.
Сумма кинетической и потенциальной энергии называется полной механической энергией
Кинетическая энергия
Кинетическая энергия – это энергия движения. Любое тело, находящееся в движении, обладает кинетической энергией.
В русском языке есть глагол «кинуть». Бросим (кинем) камень – он будет находиться в движении, то есть, будет обладать кинетической энергией.
Когда тело изменяет свою скорость, изменяется его кинетическая энергия.
Скорость увеличивается – кинетическая энергия тоже растет, скорость падает – кинетическая энергия уменьшается.
Если тело покоится, кинетической энергии нет. Математики в таком случае запишут: \(E_{k}=0 \).
Рассмотрим тело, движущееся по поверхности с какой-либо скоростью (рис 1а).
Зная массу и скорость тела, можно рассчитать его кинетическую энергию с помощью формулы:
\[ \large \boxed{ E_{k} = m \cdot \frac{v^{2}}{2}}\]
\( E_{k} \left( \text{Дж}\right) \) – кинетическая энергия;
\( m \left( \text{кг}\right) \) – масса тела;
\( v \left( \frac{\text{м}}{c}\right) \) – cскорость, с которой тело движется.
Потенциальная энергия
Любое тело, поднятое над поверхностью, обладает потенциальной возможностью упасть и совершить работу. Например, потенциальная энергия поднятого над гвоздем молотка переходит в работу по забиванию гвоздя в доску.
Физики говорят: поднятое на высоту тело обладает потенциальной энергией.
Примечание: Потенциальная энергия возникает у тела из-за притяжения Земли.
Вообще, потенциальная энергия – это энергия взаимодействия (притяжения, или отталкивания). В нашем примере – энергия притяжения тела и Земли.
Если тело изменит высоту, на которой оно находится, будет изменяться его потенциальная энергия.
Тело опускается вниз – потенциальная энергия уменьшается.
Тело поднимается выше – потенциальная энергия растет.
Когда тело находится на поверхности земли, потенциальной энергии у него нет \(E_{p}=0\).
Рассмотрим тело, находящееся на какой-либо высоте над поверхностью земли (рис 1б).
Можно рассчитать потенциальную энергию тела, зная его массу и высоту тела над поверхностью земли, с помощью формулы:
\[ \large \boxed{ E_{p} = m \cdot g \cdot h}\]
\( E_{p} \left( \text{Дж}\right) \) – потенциальная энергия;
\( m \left( \text{кг}\right) \) – масса тела;
\( h \left( \text{м}\right) \) – высота, на которую тело подняли над поверхностью земли.
Полная механическая энергия тела
Если сложить кинетическую энергию тела с его потенциальной энергией в какой-либо момент времени, мы получим полную механическую энергию, которой тело обладало в этот момент времени.
Летящий в небе самолет (рис. 3) одновременно будет обладать и кинетической энергией – он движется, и потенциальной энергией – он находится на высоте.
Любая энергия – это скаляр (просто число). Значит, энергия направления не имеет и ее можно складывать алгебраически.
\[ \large \boxed{ E_{k} + E_{p} = E_{\text{полн. мех}} }\]
\( E_{p} \left( \text{Дж}\right) \) – потенциальная энергия тела;
\( E_{k} \left( \text{Дж}\right) \) – кинетическая энергия, которой обладает тело;
\( E_{\text{полн. мех}} \left( \text{Дж}\right) \) – полная механическая энергия этого тела;
Советую далее прочитать о законе сохранения энергии
(голосов: 5, средняя оценка: 3,60 из 5)
Загрузка...
