Как определить полную энергию
- Энергия и ее закон сохранения
- Кинетическая энергия
- Потенциальная энергия
- Закон сохранения энергии
- Пример сохранения энергии
Энергия и ее закон сохранения
Энергия - это физическое понятие, которое описывает способность тел совершать работу в рамках замкнутой системы. Механическая энергия сопровождает движение и взаимодействие тел, и может передаваться от одного тела к другому. Она зависит от сил, действующих в системе, их величин и направлений.
Кинетическая энергия
Кинетическая энергия (Екин) определяется как работа, которую совершает движущая сила, чтобы придать ускорение материальной точке и изменить ее скорость. Кинетическая энергия рассчитывается по формуле Eкин = m•v²/2, где m - масса тела, v - скорость.
Потенциальная энергия
Потенциальная энергия (Епот) возникает у элементов механической системы в состоянии покоя. Она зависит от расположения тел друг относительно друга и от высоты, на которой находится тело над поверхностью земли. Потенциальная энергия рассчитывается по формуле Епот = m•g•h, где g - ускорение свободного падения, h - высота.
Закон сохранения энергии
Кинетическая и потенциальная энергия уравновешивают друг друга, и поэтому их сумма - полная энергия системы - всегда постоянна. Существует закон сохранения энергии, согласно которому полная энергия не может ни возникнуть из ниоткуда, ни исчезнуть в никуда. Формула для полной энергии (Епол) выглядит следующим образом: Епол = m•v²/2 + m•g•h = m•(v²/2 + g•h).
Пример сохранения энергии
Классическим примером является математический маятник. Приложенная сила сообщает работу, заставляющую маятник раскачиваться. Постепенно потенциальная энергия, образованная в поле силы тяжести, приводит к уменьшению амплитуды колебаний маятника и, в конце концов, к его остановке.
Таким образом, понимание и применение закона сохранения энергии позволяет анализировать и предсказывать поведение механических систем и является фундаментальным принципом в физике.
