Энергия — мера перемещения материи во всех её формах. Главное свойство всех видов энергии — взаимопревращаемость. Запас энергии, которой владеет тело, определяется той большой работой, которую тело может выполнять, израсходовав собственную энергию всецело. Энергия численно равна большой работе, которую тело может совершить, и измеряется в тех же единицах, что и работа. При переходе энергии из одного вида в второй необходимо подсчитать энергию тела либо совокупности до и по окончании перехода и забрать их разность. Эту разность принято именовать работой:
.
Т. о., физическая величина, характеризующая свойство тела выполнять работу, именуется энергией.
Механическая энергия тела возможно обусловлена или перемещением тела с некоей скоростью, или нахождением тела в потенциальном поле сил.
Кинетическая энергия.
Энергия, которой владеет тело благодаря собственного перемещения, именуется кинетической. Работа, идеальная над телом, равна приращению его кинетической энергии.
Отыщем эту работу для случая, в то время, когда равнодействующая всех приложенных к телу сил равна
.
,
Работа, идеальная телом за счет кинетической энергии, равна убыли данной энергии.
Потенциальная энергия.
В случае если в каждой точке пространства на тело действуют другие тела, то говорят, что тело находится в поле сил либо силовом поле.
В случае если линии действия всех этих сил проходит через одну точку — силовой центр поля, — а величина силы зависит лишь от расстояния до этого центра, то такие силы именуются центральными, а поле таких сил — центральным (гравитационное, электрическое поле точечного заряда).
Поле постоянных во времени сил именуется стационарным.
Поле, в котором линии действия сил — параллельные прямые, расположенные на однообразном расстоянии друг от друга — однородное.
Все силы в механике подразделяются на консервативные и неконсервативные (либо диссипативные).
Силы, работа которых не зависит от формы траектории, а определяется лишь начальным и конечным положением тела в пространстве, именуются консервативными.
Работа консервативных сил по замкнутому пути равна нулю. Все центральные силы являются консервативными. Силы упругой деформации кроме этого являются консервативными силами. В случае если в поле действуют лишь консервативные силы, поле именуется потенциальными (гравитационные поля).
Силы, работа которых зависит от формы пути, именуются неконсервативными (силы трения).
Потенциальная энергия — это энергия, которой владеют тела либо части тела благодаря их обоюдного размещения.
Понятие потенциальной энергии вводится следующим образом. В случае если тело находится в потенциальном поле сил (к примеру, в гравитационном поле Почвы), каждой точке поля возможно сопоставить некую функцию (именуемую потенциальной энергией) так, дабы работа А12, совершаемая над телом силами поля при его перемещении из произвольного положения 1 в второе произвольное положение 2, была равна убыли данной функции на пути 1®2:
,
где
и
значения потенциальной энергии совокупности в положениях 1 и 2.
|
В каждой конкретной задаче уславливаются вычислять потенциальную энергию какого-либо определенного положения тела равной нулю, а энергию вторых положений брать по отношению к нулевому уровню. Конкретный вид функции
зависит от характера выбора и силового поля нулевого уровня. Потому, что нулевой уровень выбирается произвольно,
может иметь отрицательные значения. К примеру, в случае если принять за нуль потенциальную энергию тела, находящегося на поверхности Почвы, то в поле сил тяжести вблизи земной поверхности потенциальная энергия тела массой m, поднятого на высоту h над поверхностью, равна
(рис. 5).
,
где
— перемещение тела под действием силы тяжести;
при
,
,
Потенциальная энергия этого же тела, лежащего на дне ямы глубиной H, равна
.
В рассмотренном примере обращение шла о потенциальной энергии совокупности Почва-тело.
Потенциальная энергия тяготения — энергиясистемы тел (частиц), обусловленная их обоюдным гравитационным притяжением.
Для двух тяготеющих точечных тел с весами m1 и m2 потенциальная энергия тяготения равна:
физика ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ И КИНЕТИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ формулы
