Представьте, как читая эту статью, рядом с вами на столе стоит кружка с чаем. Вы поднимаете эту кружку, делаете глоток и ставите ее на место. Что происходит в этот момент? Мы совершаем движение, обладая при этом кинетической энергией, прикладываем силу к кружке, которая в момент поднятия переходит от потенциальной энергии к кинетической. Далее мы ставим кружку на стол, и она снова приобретает потенциальную энергию, передавая столу свою кинетическую энергию (ставя кружку, мы ощущаем легкую дрожь стола). Мы видим, как энергия не возникает из ниоткуда и не пропадает в никуда. Именно об этом гласит закон сохранения энергии.
Этот закон был сформулирован еще в середине XIX века. Двадцативосьмилетний корабельный врач Роберт Майер во время остановки в тропическом регионе лечил своих пациентов привычным на тот момент способом – кровопусканием из вены. И он заметил, что цвет венозной крови в тропиках отличается от привычного багрово-красного, вытекающего у людей из холодных регионов Европы и больше похож на алую артериальную. Врач предположил, что цвет крови не изменяется, поскольку организму в тропическом климате нет необходимости тратить кислород на поддержание температуры тела. Вернувшись домой, Майер продолжил изучение энергии и позже описал в своей работе закон ее сохранения: «Тепло, электричество и перемещение представляют собою феномены, которые могут быть сведены к одной силе, измеряются друг другом и переходят друг в друга по определенным законам». Спустя несколько лет, этот закон описали физик Дж. Джоуль и естествоиспытатель Г. Гельмгольц.
Чтобы лучше понять закон сохранения энергии, разберемся в том, что такое кинетическая и потенциальная энергия.
Не каждый студент может себе позволить за семестр в ВУЗе отдать 100 000 ₽. Но круто, что есть гранты на учебу. Грант-на-вуз.рф – это возможность учиться на желанной специальности. По ссылке каждый получит бонус от 300 ₽ до 100 000 ₽ – грант-на-вуз.рф
Энергия тела – это физическая величина, заключающаяся в способности тела или нескольких тел совершать механическую работу. Кинетической энергией обладает тело, находящееся в движении. Например, поднимая кружку, мы обладаем кинетической энергией, так как совершаем движение. Она зависит от массы тела m и скорости ее передвижения v. Ее формула выглядит следующим образом:
Потенциальная энергия характеризует взаимодействие физических тел или их частей между собой. Такой энергией будет обладать наша кружка, стоящая на столе. Или любое неподвижное физическое тело, поднятое на высоту h относительно какого-либо начального уровня, так как на него будет действовать сила тяжести. Начальный уровень выбирается произвольно. Если брать за точку отчета поверхность Земли, то потенциальная энергия тела, находящегося на ней, будет равна нулю. Потенциальная энергия может быть отрицательной или положительной относительно определенного нулевого условного уровня, принятого для системы координат: сила тяжести, сила упругости, архимедова сила. Эту энергию мы можем посчитать по формуле:
Е(п) = mɡh
Где g – ускорение свободного падения.
Для упруго деформированного объекта (пружины), потенциальная энергия будет зависеть от изменения длины объекта вследствие его сжатия или растяжения x. И высчитывается она по формуле:
Где k – коэффициент жесткости.
Сложим значения потенциальной и кинетической энергии и получим механическую энергию. Она характеризует свойство объекта или системы объектов совершать работу за счет изменения скорости перемещения объекта или изменения расположения взаимодействующих объектов относительно друг друга. Она зависит от установленной точки отсчета для всех потенциальных энергий объекта.
А теперь представим закон сохранения энергии в виде формулы:
И тут мы снова видим то, о чем говорили в начале: энергия не появляется из ниоткуда и не исчезает в никуда, а только переходит из одной в другую или перетекает между взаимодействующими объектами.
Напоминаем про сервис грант-на-вуз.рф. Не упусти свой шанс изучать то, что тебе нравится. Ну или просто сэкономить на учебе. Ты точно получишь от 300 ₽ до 100 000 ₽, перейдя по ссылке грант-на-вуз.рф!
Если рассматривать изолированную систему, где нет влияния внешних сил или их можно проигнорировать, то внутренняя энергия объекта не будет изменяться и в нем смогут происходить только переходы от кинетической энергии к потенциальной и от потенциальной к кинетической.
Спасибо, что прочитали статью. Не забывайте про подписку на канал, а также рекомендую почитать канал наших друзей:
https://zen.yandex.ru/fgbnuac — последние научные достижения и лучшие образовательные практики.
https://zen.yandex.ru/id/5e164c941febd400ae3b4705 — ЕВРОПЕЙСКОЕ ВЫСШЕЕ ОБРАЗОВАНИЕ. Международная компания, оказывающая консультационные, сопроводительные и информационные услуги в сфере высшего образования в Европе. Официальный сайт - https://eurounis.com.
Хорошего дня и не болейте.
