В механике под работой понимают скалярную физическую величину, характеризующую действие силы на определённом перемещении. Численно работа равна произведению модуля силы на модуль перемещения и на косинус угла между ними:
A = F ·S·cos α. Единица измерения работы – Джоуль (1 Дж).
Одну и ту же работу различные двигатели могут совершать за разное время. Мощность характеризует быстроту совершения работы.
Под мощностью понимают отношение работы ко времени, в течение которого она была выполнена. Единица измерения мощности - Ватт (1 Вт).
, где Р – мощность или , учитывая, что - скорость, то .
Физика изучает различные виды движения материи. Причём различные виды движения материи могут переходить друг в друга.
Поскольку возможен такой переход, должна существовать такая мера движения материи, которая была бы применима к любой её форме. Такой наиболее общей мерой и является энергия.
Энергия – это физическая величина, являющаяся количественной мерой движения и взаимодействия всех видов материи. Равна работе, которую может совершить тело или система тел при переходе из данного состояния на нулевой уровень.
|
|
В механике различают два вида энергии: кинетическую и потенциальную. Единица измерения энергии - Джоуль (1 Дж).
Кинетическая энергия – это энергия, которой обладает тело вследствие своего движения.
Пусть тело массой m под действием силы F за время t изменило свою скорость по модулю от 1 до 2. Определим, какая при этом была совершена работа.
A=FS; F=mα= ; S= срt=
Но работа – мера изменения энергии: A= .
Поэтому кинетическая энергия Eк = .
Потенциальная энергия – энергия, которой обладают тела благодаря взаимному расположению вследствие взаимодействия друг с другом.
1) Потенциальная энергия тела, поднятого над Землёй.
A= mg (h1-h2)= mgh1- mgh2, A= -(mgh2-mgh1), Eп=mgh
Знак «минус» означает, что в результате действия силы тяжести потенциальная энергия тела в поле тяготения уменьшается.
2) Потенциальная энергия деформированной пружины.
A = Fср (x1-x2), Fср= , A= -( - .
Следовательно, Eп= .
Один вид движения материи может переходить в другой и наоборот. Само движение, как форма существования материи, - неуничтожимо. Поэтому в различных процессах должна сохраняться и её характеристика – энергия.
Энергия не создаётся и не исчезает, а лишь передаётся от одного тела к другому или превращается из одного вида в другой в равных количествах.
- (Ep2 - Ep1) = Eк2 - Eк1, Eк1 + Ep1 = Eк2 + Ep2
Eк+Ep= const
Задание 1. Ответьте на вопросы:
1. Какая энергия называется кинетической?
2. Какая энергия является мерой взаимодействия тел?
|
|
3. Может ли потенциальная энергия быть отрицательной?
4. Что понимают под полной механической работой? Всегда ли в замкнутой системе полная механическая энергия сохраняется?
5. Тело брошено вертикально вверх. Изменяется ли полная механическая энергия? Какие взаимные превращения механической энергии происходят при движении тела, если сил сопротивления не действует?