§41 Механическая энергия

Если человек выспался и поел, он полон энергии для активных действий.

Энергия (обозначается Е, англ. Energy) – величина, определяющая способность тела совершать работу.

Как и работа, она измеряется в джоулях (Дж). Энергия тела уменьшается, когда оно совершает работу.

Существуют разные виды энергии.

Механическая энергия – энергия, связанная с движением или положением тела. Она может быть двух видов: кинетическая и потенциальная.

Кинетическая энергия – энергия движущегося тела.

Движущееся тело совершает работу при столкновении с чем-либо: мяч растягивает сетку ворот, а шар для боулинга сбивает кегли.

Если взять два металлических шарика разной массы и скатить их с одинаковой высоты, то при столкновении с бруском, будет совершаться разная работа. Чем больше масса шарика, тем дальше он оттолкнет брусок.

Если взять шарики одинаковой массы, но скатывать их с разной высоты, то большую работу по перемещению бруска совершит тот шарик, который перед столкновением успеет набрать большую скорость.

То есть чем массивнее тело и чем быстрее оно движется, тем большую работу оно может совершить. Машина, на большой скорости врезавшаяся в столб, нанесёт больше повреждений, чем ребёнок на самокате.

Потенциальная энергия – энергия взаимодействия тел или частей тела.

Если поднять тело на определённую высоту, между ним и планетой Земля возникнет взаимодействие и тело будет обладать потенциальной энергией. Люстра, висящая на потолке, совершит работу, если упадёт.

Потенциальная энергия поднятого над землёй тела выражается формулой:

Из формулы видно: потенциальная энергия зависит от массы и высоты, на которой находится тело. Бетонная плита, упавшая с 9-этажного дома, совершит большую работу, чем подушка, свалившаяся с дивана.

Работу могут совершать не только поднятые тела, но и деформированные тела. Если отпустить тетиву лука, она толкнёт стрелу, а растянутая пружина сжимается и может, например, закрыть дверь.

Потенциальная энергия деформации возникает из-за взаимодействия частей одного и того же тела, когда их положение изменяется. Потенциальная энергия деформации зависит от жёсткости тела и степени его деформации. Формулу для расчёта такого вида энергии вы изучите в старших классах.

Вопросы:

1. Что характеризует величина, называемая энергией?

2. Как определить, обладает ли тело механической энергией?

3. Какие виды механической энергии вы знаете?

4. Каким видом механической энергии обладает летящий в небе самолёт?