Главная

Энергия: виды и единицы

Физика · 7 класс. Изучите схему, разберите примеры и проверьте себя.

Механическая энергия складывается из кинетической энергии движения и потенциальной энергии взаимодействия.Механическая энергияEмех = Eк + EпКинетическаяДвижениеПотенциальнаяВзаимодействие
Сумма относится к выбранной простой модели; другие виды энергии рассматривают отдельно.

Энергия и работа

Поднятый груз, движущаяся тележка и сжатая пружина могут совершить механическую работу. Энергия — физическая величина, характеризующая состояние тела или системы и возможность совершения работы. Работа силы описывает передачу энергии при действии силы и перемещении точки её приложения. Работу и энергию измеряют в джоулях, Дж. Мощность измеряют в ваттах: это другая величина.

Кинетическая энергия

Энергия движения называется кинетической. У движущегося относительно дороги автомобиля она ненулевая. Если тело покоится в выбранной системе отсчёта, кинетическая энергия его поступательного движения в этой системе равна нулю. Пассажир может покоиться относительно вагона и двигаться относительно платформы, поэтому систему отсчёта нужно указывать.

Потенциальная энергия

Энергия взаимодействия, зависящая от взаимного положения тел или частей тела, называется потенциальной. Поднятый груз взаимодействует с Землёй; при подъёме потенциальная энергия системы «груз — Земля» увеличивается. Сжатая или растянутая пружина тоже обладает потенциальной энергией, связанной с взаимодействием её частей. Её расчёт по деформации в этом курсе не требуется.

Механическая энергия

В простой модели сумма кинетической и потенциальной энергий называется механической: Eмех = Eк + Eп. Летящий над полом мяч может иметь обе формы. Если мяч остановился, это не означает исчезновения всей его энергии: нужно рассмотреть потенциальную, внутреннюю и другие формы и взаимодействие с окружающими телами.

Единицы и отсчёт

1 кДж = 1000 Дж. Перед сложением энергии выражают в одинаковых единицах. Для кинетической энергии выбирают систему отсчёта, для потенциальной — нулевой уровень или другое условие отсчёта. Численное значение потенциальной энергии само по себе не определяет движение: изменение нулевого уровня не меняет силы и разности энергий между теми же положениями.

Что происходит при трении

Скользящий брусок тормозится, а соприкасающиеся поверхности нагреваются. Механическая энергия может уменьшиться, переходя во внутреннюю энергию. Энергия не исчезает бесследно. Закон сохранения общей энергии нельзя подменять утверждением, что механическая энергия любого тела всегда постоянна.

Запомните: Кинетическая энергия связана с движением, потенциальная — с взаимодействием.

Проверьте себя

В каких единицах измеряют работу и энергию?

В джоулях, Дж. Мощность измеряют в Вт.

Мяч летит над полом. Какие механические энергии он может иметь?

Кинетическую в системе пола и потенциальную взаимодействия с Землёй относительно выбранного уровня.

Сжатая пружина неподвижна. Есть ли у неё потенциальная энергия деформации?

Да. Она связана с взаимодействием частей пружины.

Брусок остановился из-за трения. Исчезла ли энергия?

Нет. Механическая энергия может перейти во внутреннюю энергию бруска и поверхности.

Выберите игру и уровень в практике по статье. В «Десанте» короткие вопросы и простые действия; расчёты с переводом единиц, несколькими состояниями и отрицательным изменением энергии решайте в других играх без спешки.