Превращение механической энергии

Превращение механической энергии

Механическая энергия — это величина, характеризующая способность тела совершать работу. Она бывает двух видов: кинетическая — энергия движения, и потенциальная — энергия, зависящая от положения или деформации тела. Их сумму называют полной механической энергией.

Превращение одного вида в другой

Кинетическая и потенциальная энергии могут переходить друг в друга. Когда тело поднимается, его скорость уменьшается, а высота растёт — кинетическая энергия превращается в потенциальную. Когда тело падает, всё происходит наоборот.

• Подброшенный мяч в верхней точке имеет наибольшую потенциальную и наименьшую кинетическую энергию.
• У земли, наоборот, кинетическая энергия наибольшая, а потенциальная — наименьшая.
• В колеблющемся маятнике энергия непрерывно переходит из одного вида в другой.

Потенциальная энергия связана не только с высотой. Сжатая или растянутая пружина, согнутая ветка, натянутая тетива лука тоже обладают потенциальной энергией упругой деформации. Распрямляясь, они отдают эту энергию: стрела срывается с тетивы и приобретает кинетическую энергию движения.

Закон сохранения энергии

Полная механическая энергия тел, на которые не действуют силы трения и сопротивления, остаётся неизменной.

Это значит, что энергия не возникает из ничего и не исчезает бесследно, а только переходит из одного вида в другой. При наличии трения часть механической энергии переходит во внутреннюю (тело и среда нагреваются).

Закон сохранения энергии — один из важнейших законов природы. На нём основана работа гидроэлектростанций: потенциальная энергия воды в водохранилище превращается в кинетическую энергию падающего потока, а затем в энергию вращения турбины. Раскачиваясь, качели в верхних точках на мгновение останавливаются — вся энергия там потенциальная, а внизу скорость наибольшая.

Разобранный пример

Тело падает с высоты. В начале его потенциальная энергия равна E_п = 100 Дж, кинетическая E_к = 0. Найдём кинетическую энергию у земли без учёта трения.

E_к = E_п = 100 Дж

Вся потенциальная энергия превратилась в кинетическую, полная энергия сохранилась.

Частые ошибки. Считают, что при падении энергия «теряется». На самом деле она превращается из потенциальной в кинетическую. Если есть трение, часть энергии переходит во внутреннюю, но не пропадает.

Кратко о главном

• Механическая энергия бывает кинетической и потенциальной.
• Эти виды энергии переходят друг в друга.
• Без трения полная механическая энергия сохраняется.
• При трении часть энергии превращается во внутреннюю.