Работа. Кинетическая и потенциальная энергия.

Работа. Кинетическая и потенциальная энергия.

Закон сохранения механической энергии.

Работой А постоянной силы называется физическая величина, равная произведению модулей силы и перемещения, умноженному на косинус угла α между векторами силы и перемещения А = FS cos α.

Работа – это скалярная величина и может иметь положительное и отрицательное значение в зависимости от знака косинуса угла α.

Если вектор силы и вектор перемещения направлены в одну сторону, то А = FS

(cos 0 ⁰= 1).

В СИ работу измеряют в джоулях (Дж): 1 Дж = 1 Н 1 м.

0⁰ <α< 90⁰ (А>0) 90⁰ <α ≤ 180⁰ (А<0) α= 90⁰ (А=0) α= 0⁰ (А= FS)

Для совершения работы необходима энергия. Мерой изменения энергии является совершаемая работа. Механическая энергия бывает кинетической и потенциальной.

Кинетической энергией тела называют величину равную половине произведения массы тела на квадрат его скорости: Ек = .

Кинетической энергией обладает движущееся тело. Кинетическая энергия – это энергия движения. Изменение кинетической энергии равно работе силы, приложенной к телу А =Е_к2 – Е_к1.

Потенциальная энергия – это энергия взаимодействия. Потенциальной энергией обладает тело, поднятое над Землёй на высоту h – это энергия взаимодействия тела и Земли гравитационными силами. Потенциальную энергию тела, поднятого на высотуh над Землёй находят по формуле: Ер = mgh.

Потенциальной энергией обладает упруго деформированное тело– это энергия взаимодействия отдельных частей тела между собой силами упругости. В этом случае потенциальную энергию находят по формуле: Е_р = . При изменении потенциальной энергии работа силы равна изменению потенциальной энергии, взятому с противоположным знаком: А = - (Е_р2 – Е_р1).

При действии на тело силы может изменяться как кинетическая, так и потенциальная энергия. Работа силы А =Е_к2 – Е_к1, но с другой стороны эта же работа А = - (Е_р2 – Е_р1). Но тогда Е_к2 – Е_к1 = - (Е_р2 – Е_р1). Это значит, что при увеличении кинетической энергии, на столько же уменьшается потенциальная энергия и, наоборот. Это равенство можно записать по-другому: Е_К1 + Е_Р1 = Е_К2 + Е_Р2

Сумму кинетической и потенциальной энергии называют полной механической энергией тела: Е = Е_к + Е_р. В СИ энергию, как и работу, измеряют в джоулях.

Для замкнутой системы тел (тел взаимодействующих только друг с другом) выполняется закон сохранения энергии:

Полная механическая энергия замкнутой системы тел, взаимодействующих силами тяготения и упругости, остаётся неизменной: Е= Ек + Ер=const.