Термін "енергія" був введений в 1807 р англійським вченим Т. Юнгом. У перекладі з грецької це слово означає В загальному випадку тіло має одночасно як кінетичної, так і потенційної енергією. Їх суму називають повною механічною енергією:
E = Eк + Eп (15.1)
Це поняття було введено в 1847 р 26-річним німецьким вченим Г. Гельмгольцем.
Що відбувається з повною механічною енергією в міру руху тіла? Щоб з'ясувати це, розглянемо просте явище.
Кинемо вертикально вгору м'яч. Надавши м'ячу швидкість. ми тим самим повідомимо йому деяку кінетичну енергію. У міру руху м'яча вгору його рух буде сповільнюватися тяжінням Землі і швидкість, а разом з нею і кінетична енергія м'яча будуть ставати все менше і менше. Потенційна ж енергія м'яча разом з висотою до буде при цьому зростати. У вищій точці траєкторії (на максимальній висоті) потенційна енергія м'яча досягне свого максимального значення, а кінетична енергія дорівнюватиме нулю. Після цього м'яч почне падати вниз, поступово набираючи швидкість. Кінетична енергія при цьому почне збільшуватися, а потенційна енергія (через зменшення висоти) - спадати. У момент удару об землю кінетична енергія м'яча досягне максимального значення, а потенційна енергія звернеться в нуль.
Отже, коли кінетична енергія тіла зменшується, потенційна енергія зростає, і навпаки, коли кінетична енергія тіла збільшується, його потенційна енергія убуває. Вивчення вільного падіння тіла (за відсутності опору повітря) показує, що будь-яке зменшення одного з цих видів енергії супроводжується рівним збільшенням іншого виду енергії. Повна ж механічна енергія тіла при цьому зберігається. У цьому полягає закон збереження механічної енергії:
Повна механічна енергія тіла, на яке не діють сили тертя і опору, в процесі його руху залишається незмінною.
Якщо позначити початкову і кінцеву енергії тіла через Е і Е ', то закон збереження енергії можна виразити у вигляді наступного рівності:
E = E '(15.2)
Припустимо, що вільно рухається тіло в початковий момент часу перебувало на висоті hо і мало при цьому швидкість V0. Тоді його повна механічна енергія в цей момент часу дорівнювала:
Якщо через деякий час розглядається тіло виявиться на висоті h, маючи швидкість V (рис. 28), то його повна механічна енергія стане рівною:
Відповідно до закону збереження енергії, обидва ці значення енергії повинні збігатися. Тому
Якщо початкові значення h0 і відомі, то це рівняння дозволяє знайти швидкість тіла V на висоті h або, навпаки, висоту h, на якій тіло буде мати задану швидкість V. Маса тіла при цьому ніякої ролі грати не буде, так як в рівнянні (15.5 ) вона скорочується.
Слід пам'ятати, що повна механічна енергія зберігається лише тоді, коли відсутні сили тертя і опору. Якщо ж ці сили присутні, то їх дія призводить до зменшення механічної енергії.
. 1. Що називають повною механічною енергією? 2. Сформулюйте закон збереження механічної енергії. 3. З якою енергією - кінетичної або потенційної - збігається повна механічна енергія вільно падаючого тіла в момент удару об землю? 4. З якою енергією збігається повна механічна енергія кинутого вертикально вгору м'яча в момент, коли він виявляється в найвищій точці свого польоту? 5. Що відбувається з повною механічною енергією тіла при наявності сил тертя і опору?
С.В. Громов, Н.А. Родина, Фізика 8 клас
Відіслано читачами з інтернет-сайтів
Електронні видання безкоштовно, бібліотека фізики, уроки фізики. програма з фізики, конспекти уроків фізики, підручники з фізики, готові домашні завдання
Якщо у вас є виправлення або пропозиції до даного уроку, напишіть нам.
Якщо ви хочете побачити інші коригування та побажання до уроків, дивіться тут - Освітній форум.