Механічна енергія

Механічна енергія характеризує здатність тіла або системи тіл здійснити роботу внаслідок зміни швидкості тіла або взаємного положення взаємодіючих тіл. Механічна енергія дорівнює сумі кінетичної і потенційної енергії.

Розглянемо ці два види механічної енергії окремо.

кінетична енергія

Якщо пригальмовувати рухому по столу візок рукою, то візок буде здійснювати роботу, тому що вона буде діяти на руку з деякою силою в напрямку свого руху.

Значить, рухоме тіло здійснює роботу при зменшенні швидкості.

Фізичну величину, рівну роботі, яку здійснює рух тіло при зменшенні його швидкості до повної зупинки, називають кінетичною енергією цього тіла.

Чим більше швидкість даного тіла, тим більше його кінетична енергія. Як показують розрахунки, кінетична енергія Ек тіла масою m, що рухається зі швидкістю v, визначається за формулою Ек = mv2 / 2.

потенційна енергія

Чи доводилося вам бачити годинник-ходики (рис. 28.1)? Механізм таких годинників приводить в дію поступово опускається гиря (іноді у годинника дві гирі – друга приводить в дію механізм «зозулі», яка щогодини кує).

Годинник-ходики

Рис. 28.1. Годинник-ходики приводяться в дію опускається гарей

Падаюча з греблі гідроелектростанції вода здійснює роботу, обертаючи турбіни, які приводять у рух генератори, що виробляють електричний струм. Щоб ви могли уявити собі, яку колосальну роботу може зробити падаюча вода, на рис. 28.2 показаний скидання «зайвої» води на Красноярської ГЕС.

Скидання води на Красноярської ГЕС

Рис. 28.2. Скидання води на Красноярської ГЕС

На цих прикладах ми бачимо, що вантаж, піднятий над поверхнею Землі, може зробити роботу. Роботу робить при цьому діюча на вантаж сила тяжіння, обумовлена взаємодією вантажу і Землі.

Розглянемо інший приклад. Здійснити роботу може стисла або розтягнута пружина – ми знайомі з цим ще з дитинства завдяки заводним іграшкам. Стиснута пружина приводить в дію і пружинні годинник.

Чинена пружиною робота обумовлена дією сили пружності. А причиною виникнення цієї сили, як ви вже знаєте, є взаємодія між частинками речовини, з якого зроблена пружина.

Фізичну величину, що характеризує здатність системи взаємодіючих тіл здійснити роботу внаслідок зміни взаємного положення тіл (або частин одного тіла), називають потенційною енергією.

Таким чином, піднятий вантаж і деформована пружина володіють потенційною енергією.

Чому дорівнює потенціальна енергія піднятого вантажу?

Коли вантаж масою т опускається з висоти h, сила тяжіння здійснює роботу А = mgh. Значить, потенційну енергію вантажу, піднятого на висоту h, можна розрахувати за формулою Еп = mgh. При виведенні цієї формули ми вважали, що потенційна енергія вантажу, що знаходиться на поверхні Землі, дорівнює нулю.

Посилання на основну публікацію