Комментарии преподавателя

Энергия

Мы говорим, что человек совершает работу, если ее совершает сила, приложенная этим человеком. Подобно этому мы говорим, что работу совершает сжатая пружина, если эту работу совершает сила, действующая со стороны пружины.

В каких же случаях то или иное тело может совершить работу? И как велика может быть эта работа?

Физическую величину, характеризующую способность тела или системы взаимодействующих тел совершить работу, называют энергией.

Единица энергии. Когда тело или система тел совершает работу, энергия этого тела (системы тел) уменьшается на величину, численно равную совершенной работе. Поэтому единица энергии в СИ совпадает с единицей работы, то есть единицей энергии является 1 джоуль (Дж). Используют также такие единицы энергии, как килоджоуль (1 кДж = 1000 Дж) и мегаджоуль (1 МДж = 1 000 000 Дж).

Виды энергии. Смысл понятия «энергия» будет раскрываться в течение всего изучения курса физики. Вы узнаете, что существуют различные виды энергии: механическая, электрическая, атомная. В этом учебном году мы ограничимся в основном рассмотрением механической энергии.

Механическая энергия

Механическая энергия характеризует способность тела или системы тел совершить работу вследствие изменения скорости тела или взаимного положения взаимодействующих тел. Механическая энергия равна сумме кинетической и потенциальной энергии.

Рассмотрим эти два вида механической энергии по отдельности.

Кинетическая энергия

Если притормаживать движущуюся по столу тележку рукой, то тележка будет совершать работу, потому что она будет действовать на руку с некоторой силой в направлении своего движения.

Значит, движущееся тело совершает работу при уменьшении скорости.

Физическую величину, равную работе, которую совершает движущееся тело при уменьшении его скорости до полной остановки, называют кинетической энергией этого тела.

Чем больше скорость данного тела, тем больше его кинетическая энергия. Как показывают расчеты, кинетическая энергия Ек тела массой m, движущегося со скоростью v, определяется по формуле Ек = mv2/2.

Потенциальная энергия

Доводилось ли вам видеть часы-ходики (рис. 1)? Механизм таких часов приводит в действие постепенно опускающаяся гиря (иногда у часов две гири — вторая приводит в действие механизм «кукушки», которая ежечасно кукует).

Рис. 1. Часы-ходики приводятся в действие опускающейся гарей

Падающая с плотины гидроэлектростанции вода совершает работу, вращая турбины, которые приводят в движение генераторы, вырабатывающие электрический ток. Чтобы вы могли представить себе, какую колоссальную работу может совершить падающая вода, на рис. 2 показан сброс «лишней» воды на Красноярской ГЭС.

Рис. 2. Сброс воды на Красноярской ГЭС

На этих примерах мы видим, что груз, поднятый над поверхностью Земли, может совершить работу. Работу совершает при этом действующая на груз сила тяжести, обусловленная взаимодействием груза и Земли.

Рассмотрим другой пример. Совершить работу может сжатая или растянутая пружина — мы знакомы с этим еще с детства благодаря заводным игрушкам. Сжатая пружина приводит в действие и пружинные часы.

Совершаемая пружиной работа обусловлена действием силы упругости. А причиной возникновения этой силы, как вы уже знаете, является взаимодействие между частицами вещества, из которого сделана пружина.

Физическую величину, характеризующую способность системы взаимодействующих тел совершить работу вследствие изменения взаимного положения тел (или частей одного тела), называют потенциальной энергией.

Таким образом, поднятый груз и деформированная пружина обладают потенциальной энергией.

Чему равна потенциальная энергия поднятого груза?

Когда груз массой т опускается с высоты h, сила тяжести совершает работу А = mgh. Значит, потенциальную энергию груза, поднятого на высоту h, можно рассчитать по формуле Еп = mgh. При выводе этой формулы мы считали, что потенциальная энергия груза, находящегося на поверхности Земли, равна нулю.

Домашняя работа

Задание 1. Ответь на вопросы.

1. Что такое энергия?
2. Какова единица энергии в СИ? Почему она совпадает с единицей работы?
3. Что такое кинетическая энергия?
4. Как выражается кинетическая энергия тела через его массу и скорость?
5. Что такое потенциальная энергия?
6. Приведите примеры тела и системы взаимодействующих тел, обладающих потенциальной энергией.

Задание 2. Реши ребус.

К занятию прикреплен файл  «Это интересно!». Вы можете скачать файл в любое удобное для вас время.

Использованные источники: http://www.tepka.ru/fizika_7  
 

Файлы