04. Энергия, закон сохранения энергии

Опыт 1, 2, 3

Опыт 1

Бросим теннисный мяч с определенной высоты, он ускорится (в результате – упадет), сила тяжести совершит работу (рис. 1).

Опыт 2

Поместим динамометр горизонтально вдоль плоскости стола, прикрепим к нему груз и растянем динамометр. Отпустив, пружина примет свое первоначальное состояние до растяжения и потянет груз за собой. Пружина совершила работу (рис. 2).

Опыт 3

Возьмем игрушечную машинку, придав ей скорость, толкнем в сторону деревянного кубика. Машинка, ударившись о кубик, сдвинула его, тем самым совершив работу по перемещению кубика.

Во всех этих опытах тело или несколько тел могут совершить работу, значит, они обладают энергией.

Механическая энергия

Механическая энергия – это способность тела или системы взаимодействующих тел совершить механическую работу.

Е – обозначение энергии или полной энергии в физике.

Будем находить энергию через максимальную работу Е = Аₘₐₓ, так же, как и работа, энергия в системе СИ измеряется в джоулях [Дж].

В механике энергия представлена двумя видами:

E = П + К

Полная механическая энергия

Рассмотрим случай, когда резиновый шарик находится на высоте h и у нас есть нулевой уровень. В этом случае потенциальная энергия (П) находится по формуле, с которой мы познакомились в предыдущих уроках, а кинетическая энергия (К) будет равна нулю, потому что тело неподвижно, скорость равна нулю (рис. 3).

Все меняется, когда шарик отпускается, высота уменьшается, потенциальная энергия уменьшается, а кинетическая возрастает. Перед самым падением, у поверхности, скорость достигнет максимума так же, как и кинетическая энергия. Кинетическую энергию находим по формуле приведенной ранее, а потенциальная энергия будет равна нулю, так как шарик находится на нулевом уровне (рис. 4).

Исходя из этого опыта, делаем вывод, что потенциальная энергия может переходить в кинетическую. При падении шарика потенциальная энергия переходит в кинетическую, а при подъеме шарика после отскока кинетическая энергия переходит в потенциальную. В этом и заключается закон сохранения энергии.

П + К = Е = const

Заключение

На уроке мы выяснили, что если одно тело или система взаимодействующих тел могут совершить механическую работу, то они обладают энергией, часто эту энергию называют полной механической энергией (Е). Измеряется она в Дж, потому что равна максимальной работе. Выяснили, что в механике энергия представляется двумя видами энергии: кинетической (К) и потенциальной (П), а полная механическая энергия – это их сумма. Разобрались, что каждый вид энергии может переходить в другой, но при этом полная механическая энергия – величина постоянная.

Список литературы

1. Лукашик В. И., Иванова Е. В. Сборник задач по физике для 7–9 классов общеобразовательных учреждений. – 17-е изд. – М.: Просвещение, 2004.

2. Перышкин А. В. Физика. 7 кл. – 14-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2010.

3. Перышкин А. В. Сборник задач по физике, 7–9 кл.: 5-е изд., стереотип. – М: Издательство «Экзамен», 2010.

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Интернет-портал «school-collection.edu.ru» (Источник)

2. Интернет-портал «physics.ru» (Источник)

3. Интернет-портал «fxyz.ru» (Источник)

Домашнее задание

1. Вычислите работу, которую совершает кран при подъеме груза массой 2 т на высоту 20 м.

2. Какова кинетическая энергия автомобиля массой 1 т, движущегося со скоростью 36 км/ч?