Естествознание

Механической энергией тела в физике называют сумму кинетической и потенциальной энергий этого тела. Познакомимся с этими видами энергии. Обратимся к рисункам.

Взгляните - катящийся шар сбивает кегли, и они разлетаются по сторонам. Только что выключенный вентилятор еще некоторое время продолжает вращаться, создавая поток воздуха. Обладают ли эти тела энергией?

И шар, и лопасти вентилятора, совершают механическую работу. Значит, обладают энергией. И шар, и лопасти вентилятора обладают энергией потому, что движутся. Энергию движущихся тел в физике называют кинетической энергией (греч. "кинема" - движение).

Кинетическая энергия зависит от массы тела и скорости его движения (перемещения в пространстве или вращения). Например, чем больше будет масса шара, тем больше энергии он передаст кеглям при ударе, тем дальше они разлетятся. Чем больше будет скорость вращения лопастей вентилятора, тем на большее расстояние переместит вентилятор струю воздуха.

С точки зрения различных наблюдателей кинетическая энергия одного и того же тела может быть различной. Например, с точки зрения нас, читателей этой книги, кинетическая энергия пня на дороге равна нулю, так как пень не движется. Однако по отношению к велосипедисту пень обладает кинетической энергией, так как стремительно приближается. В случае столкновения он совершит очень неприятную механическую работу - погнет детали велосипеда.

Энергию, которой тела или части одного тела обладают потому, что взаимодействуют с другими телами (или частями тела), называют потенциальной энергией (лат. "потенциа" - сила).

Обратимся к рисунку. При всплытии мяч может совершить механическую работу, например, вытолкнуть ладонь из воды на поверхность. Расположенная на некоторой высоте гиря также может совершить работу - расколоть орех. И, наконец, натянутая тетива лука может вытолкнуть стрелу. Следовательно, рассмотренные тела обладают энергией. Все они обладают энергией потому, что взаимодействуют с другими телами (или частями тела).

Мяч взаимодействует с водой - архимедова сила выталкивает его на поверхность. Гиря взаимодействует с Землей - сила тяжести тянет гирю вниз. Тетива взаимодействует с другими частями лука - ее натягивает сила упругости изогнутого древка лука. Следовательно, всплывающий мяч, поднятая гиря и натянутая тетива лука - примеры тел, обладающих потенциальной энергией.

Потенциальная энергия одного и того же тела может быть различной по отношению к различным телам (или наблюдателям). Взгляните на рисунок. При падении гири на каждый из орехов обнаружится, что осколки второго ореха разлетятся намного дальше, чем осколки первого. Следовательно, по отношению к ореху № 1 гиря обладает меньшей энергией, чем по отношению к ореху № 2.

Потенциальная энергия зависит от силы взаимодействия тел (или частей тела) и расстояния между ними. Например, чем большая сила упругости древка натягивает тетиву и чем дальше она оттянута, тем больше потенциальная энергия.