Работа. Механическая энергия. Кинетическая и потенциальная энергия. Закон сохранения механической энергии.

Эне́ ргия — скалярная физическая величина, являющаяся единой мерой различных форм движения и взаимодействия материи, мерой перехода движения материи из одних форм в другие.
Энергия. Потенциальная и кинетическая энергия.

Движущиеся тела имеют способность выполнять работу в случае изменения скорости. Энергия, которой обладает тело вследствие своего движения, называется кинетической энергией.

Часть механической энергии, обусловленная движением тела, называется кинетической энергией - Ек.

Зависимость кинетической энергии от массы движущегося тела и его скорости

Кинетическая энергия тела, движущегося с определенной скоростью, равна работе, которую нужно выполнить, чтобы придать неподвижному телу эту скорость. Пусть до неподвижного тела массой m приложена постоянную силу F. Тогда Eк = А = Fs, где s- модуль перемещения. Подставляя в эту формулу выражения F = mа и s = v²/2a, получим: кинетическая энергия тела массой m, движущегося со скоростью v, выражается формулойEк = mv²/2.

Часть механической энергии, которая определяется взаимным расположением тел, которые взаимодействуют, называется потенциальной энергией - Еп.

Например, если сила тяжести выполняет работу во время падения груза вниз, система «поднятый груз и Земля» имеет потенциальную энергию.

Обозначим изменение потенциальной энергии , где индексом 1 обозначены начальное состояние системы, а индексом 2 - конечный.

Если во время изменения взаимного расположения тел система выполняет положительную работу, ее потенциальная энергия уменьшается, а если система выполняет отрицательную работу, ее потенциальная энергия увеличивается.

Изменение потенциальной энергии Δ Еп и А работа, выполненная системой, связаны соотношением:

Δ Еп = -A.

Из этой формулы следует, что физический смысл имеет только изменение потенциальной энергии: она измеряется работой, что ее исполнила система. Выбор нулевого уровня потенциальной энергии определяется соображениями удобства для решения каждой конкретной задачи.

а) Потенциальная энергия груза, поднятого над землей. Во время поднятия груза массой m на высоту h работа выполняется mgh, поэтому потенциальная энергия системы «груз и Земля» увеличивается на mgh. Выберем как нулевой уровень потенциальной энергии состояние системы, когда груз находится на поверхности земли. Тогда Еп = mgh.

б) Потенциальная энергия деформированной пружины. Потенциальная энергия деформированной пружины равна работе, которую надо выполнить, чтобы деформировать пружину. А = kx²/2, где k - жесткость пружины, x - ее удлинение. Следовательно, потенциальная энергия деформированной пружины Eп = kx²/2.

Работа. Механическая энергия. Кинетическая и потенциальная энергия. Закон сохранения механической энергии.

Работа – это величина, равная произведению силы, приложенной к телу на величину перемещения.

А= F*s, где А – работа, Дж

F – сила, Н

s- перемещение, м

Механическая энергия – эта сумма потенциальной и кинетической энергии тела: W=W_кин*W_п

W_кин - кинетическая энергия – это энергия движения. Этой энергией обладает любое тело, которое находится в движении: , где m- масса тела (кг), V- скорость (м/с²)

W_п - потенциальная энергия (Дж) – это энергия взаимодействия, зависит от массы тела (m) и его высотой над землей (h):

Закон сохранения механической энергии гласит:

Сумма потенциальной и кинетической энергии в замкнутой системе остается неизменной (const): или

Например шар падает на землю с высоты Н, то его энергия на высоте h, будет равна энергии на высоте Н

12 Следующая ⇒

Работа. Механическая энергия. Кинетическая и потенциальная энер­гия. Закон сохранения механической энергии.

Работа. Механическая энергия. Кинетическая и потенциальная энергия. Закон сохранения механической энергии.