Работа, мощность, энергия

Энергия. Закон сохранения

Пёрышкин «Физика 7», §62–64

Два вида механической энергии

Кинетическая — энергия движения. Потенциальная — энергия взаимодействия: поднятого тела или деформированной пружины.

E_{\text{к}} = \dfrac{m v^2}{2}, \qquad E_{\text{п}} = m g h

обе измеряются в джоулях, как и работа

На что обратить внимание в формулах2

Скорость входит в квадрате: вдвое быстрее — вчетверо больше кинетической энергии. Отсюда и резкий рост тормозного пути со скоростью.

Потенциальная энергия отсчитывается от выбранного нулевого уровня. Уровень выбираем сами — важна только разность энергий.

⚗

Опыт в Физлабе

Тормозной путь

Удвой скорость и посмотри, во сколько раз вырастет тормозной путь.

Открыть опыт

Закон сохранения механической энергии

Если трения нет, полная механическая энергия не меняется: одна форма переходит в другую.

E_{\text{к}} + E_{\text{п}} = \text{const}

выполняется в отсутствие трения и сопротивления

Как это работает3

Тело падает: высота уменьшается, потенциальная энергия переходит в кинетическую, скорость растёт.

Маятник в крайней точке: скорость ноль, вся энергия потенциальная. В нижней точке наоборот.

Отсюда удобный приём: приравнять энергию в двух точках и найти скорость, не разбираясь с силами и временем.

⚗

Опыт в Физлабе

Сохранение энергии

Следи за столбиками энергии: сумма остаётся постоянной.

Открыть опыт

Куда девается энергия при трении

Механическая энергия не исчезает, а переходит во внутреннюю: тела нагреваются.

Общий закон сохранения3

Санки съезжают с горки и останавливаются. Механическая энергия «пропала», но полозья и снег стали чуть теплее.

Полный закон сохранения энергии шире механического: энергия не возникает и не исчезает, она только переходит из одного вида в другой.

Именно поэтому вечный двигатель невозможен.

⚗

Опыт в Физлабе

Горка с мёртвой петлёй

Найди минимальную высоту старта — она следует прямо из закона сохранения энергии.

Открыть опыт

Разобранные примеры

Тело массой

2

кг находится на высоте

5

м. Найдите потенциальную энергию.разбор

$E_p=mgh=2\cdot10\cdot5$ .
$E_p=100$ Дж.

Ответ:

100

Дж

Тело массой

2

кг движется со скоростью

3

м/с. Найдите кинетическую энергию.разбор

$E_k=\dfrac{mv^2}{2}=\dfrac{2\cdot9}{2}$ .
$E_k=9$ Дж. Скорость входит в КВАДРАТЕ: вдвое быстрее — вчетверо больше энергии.

Ответ:

9

Дж

Простые механизмы. Рычаг. …Механические колебания. Ма…