Робота тіла і зміна його стану. Поняття про енергію

З’ясуємо, що відбувається з тілами, коли вони здійснюють роботу, взаємодіючи один з одним силами тяжіння або силами пружності. Роботу сил тертя поки залишимо осторонь.
Як приклад сили тяжіння розглянемо силу тяжіння, з якою взаємодіють Земля і знаходиться поблизу її поверхні тіло. Якщо це тіло переміститься так, що його висота зменшиться, то Земля, діючи на тіло силою тяжіння, зробить положительною роботу.
Земля і справді справляє роботу, коли, наприклад, переміщує воду в річках; Земля виробляє роботу, коли гиря настінного годинника ( «ходиків») опускається вниз. І коли ця робота здійснюється (наприклад, коли гиря опускається), змінюється взаємне розташування Землі і тіла, т. Е. Змінюється їх механічне стан.

Прикладом тіла, де виявляються сили пружності, може служити розтягнута (деформована) пружина, один кінець якої закріплений.
Деформована пружина теж здатна зробити роботу. У більшості годинникових механізмів пружина застосовується для тих же цілей, що і гиря в часах- «ходиках».

При скороченні розтягнутої пружини, т. Е. При переміщенні її вільного кінця, відбувається позитивна робота (переміщення направлено так само, як і сила пружності). Але коли пружина здійснює роботу, її механічне стан змінюється, тому що змінюється взаємне розташування її витоків.
Здатністю здійснювати роботу володіє і рухається тіло. У попередньому розділі ми бачили, що коли під дією будь-яких сил змінюється швидкість руху тіла, то відбувається робота (теорема про кінетичної енергії).

Уявімо собі тіло, що рухається з деякою постійною швидкістю в горизонтальному напрямку. Таким рухомим тілом можна скористатися, щоб провести роботу. Можна, наприклад, прикріпити до тіла якийсь вантаж за допомогою шнура, перекинутого через блок (рис. 201). Тоді тіло, продовжуючи рухатися, підніме вантаж на деяку висоту h і, отже, зробить роботу.

Робота тіла і зміна його стану. Поняття про енергію
Швидкість тіла при цьому зменшується, тіло гальмується. Значить, рух тіло, здійснюючи роботу, змінює своє механічне стан. З наведених прикладів видно, що коли тіла, здатні здійснювати роботу, справді її здійснюють, то їх механічне стан змінюється. Ці зміни можуть бути великими і малими. Значить, повинна існувати фізична величина, яка дозволила б висловити числом механічний стан тіла і то його зміна, яке відбувається при здійсненні роботи. Що це за величина?

З курсу фізики 6 класу відомо, що про тілах, здатних здійснювати роботу, кажуть, що вони мають енергію. Значить, Земля разом з тілом, що знаходиться над нею, деформована пружина, будь-яке рухоме тіло мають енергію.
Енергія тіла або системи тіл визначається роботою, яку вони здатні зробити.

Коли про тілах кажуть, що вони здатні зробити роботу, це ще не означає, що вони її дійсно роблять. Наприклад, стисла або розтягнута на певну довжину пружина ніякої роботи не робить. Однак енергією така пружина має. Енергія розтягнутої пружини дорівнює тій роботі, яку вона зробила б, якби їй надали можливість скоротитися до нормального стану (коли її деформація дорівнює нулю). Якщо пружина скоротиться лише частково, вона буде володіти меншою енергією. Її енергія зменшиться якраз на величину досконалої при скороченні роботи. Якщо ж до пружини в процесі її деформації буде прикладена якась сила, рівна і протилежна силі пружності пружини, то енергія пружини збільшиться на величину досконалої цією силою роботи.

Ось ми і знайшли величину, яка характеризує механічний стан тел. Це енергія тел.
Енергія – це фізична величина, зміна якої дорівнює зробленої роботи.
Так як енергія визначається роботою, яку може зробити тіло, то вимірюють її в тих же одиницях, що і роботу, т. Е. В джоулях (в системі одиниць СІ) або в ергах (в системі СГС).

...
ПОДІЛИТИСЯ: