57 урок. Механічна енергія та її види.
§32, ст. 208 Механічна енергія та її види.
Енергія — це фізична величина, яка характеризує здатність тіла (системи тіл) виконувати роботу.
Енергію позначають символом E (або W).
Одиниця енергії в СІ, як і роботи, — джоуль: [Е] =Дж.
Механічна робота є мірою зміни енергії тіла.
Тіло, підняте над поверхнею Землі, має певну енергію, зумовлену притяганням тіла до Землі. Таку енергію називають потенціальною.
Потенціальна енергія Ep — це енергія, зумовлена взаємодією тіл або частин тіла.
Потенціальна енергія тіла, піднятого на деяку висоту h над поверхнею Землі, дорівнює роботі, яку виконає сила тяжіння Fтяж за час падіння тіла з цієї висоти:
Оскільки Fтяж = mg, а l = h, то:
Ep = mgh
Потенціальна енергія тіла, піднятого над поверхнею Землі, дорівнює добутку маси m тіла, прискорення вільного падіння g і висо ти h, на якій розташоване тіло.
Потенціальною енергією володіє також і будь-яке деформоване тіло.
Так, розтягнута дверна пружина, стискаючись, приводить у рух двері. Пружина виконує роботу — повертає двері назад.
Розтягнута тятива лука виконує роботу — надає швидкості стрілі.
У пневматичній рушниці потенціальною енергією володіє стиснуте повітря, яке може виконувати роботу з виштовхування кулі зі ствола і надавати їй швидкості.
Потенціальну енергію пружно деформованої (розтягненої або стисненої) пружини визначають за формулою:
де k — жорсткість; x — видовження пружини.
Кінетична енергія залежить від маси тіла та швидкості його руху.
Кінетична енергія — це енергія, яка зумовлена рухом тіла і дорівнює половині добутку маси тіла на квадрат швидкості його руху:
де m — маса тіла; v — швидкість руху тіла.
Кінетична енергія тіла для різних спостерігачів може бути різною, оскільки відносно них може бути різною швидкість руху цього тіла.
Суму кінетичної і потенціальної енергій тіла називають повною механічною енергією тіла:
Eповна = Ek = + Ep
Вправа №32 ст. 213
4. Визначте кінетичну енергію велосипедиста масою 50 кг, який рухається зі швидкістю 10 м/с.
5. Цеглина масою 5 кг має потенціальну енергію 20 Дж. На якій висоті над підлогою розташована цеглина, якщо за нульовий рівень узято поверхню підлоги?
