 |
|
Енергія, кінетична і потенціальна енергія.
Дослід показує, що перетворення одних форм руху в інші відбувається в строго визначених кількісних співвідношеннях. Фізична величина, що є мірою різних форм руху і взаємодій матеріальних об’єктів називається енергією.
Енергія – це загальна, спільна міра різних видів руху матерії, вона не віддільна від матерії і її руху.
Енергія – фундаментальне фізичне поняття, яке відноситься до всіх видів руху матерії, що вивчаються в фізиці. Воно настільки загальне і всеохоплююче, що не піддається короткому означенню. Це одна з фізичних величин, що характеризує стан тіла(тіл) в даний момент часу. Енергія є функцією стану.
Робота є функцією процесу(теплота є функцією процесу).
Функція стану – це така фізична величина, зміна якої при переході тіла з одного стану в інший не залежить від шляху переходу, а цілком визначається параметрами початкового і кінцевого стану.
Параметри стану – фізичні величини, що відрізняють один стан системи від іншого.
Механічна енергія – скалярна величина, що характеризує в фізиці здатність механічного руху до перетворення в інші види руху і залежить від параметрів механічного стану тіла.
Частина енергії механічної системи, що залежить від швидкості руху тіла називається кінетичною енергією тіла.
Кінетична енергія залежить від вибору системи відліку, тобто є величина відносна.
Частина енергії механічної системи, що залежить від її конфігурації, тобто від можливого розміщення окремих частин системи та їх положення у зовнішньому силовому полі називається потенціальною.
Поняття потенціальної енергії можна ввести тільки для систем взаємодіючих тіл або частинок.
Поняття потенціальної енергії можна вивести не для всіх сил взаємодії, а лише для сил робота яких вздовж замкнутого шляху дорівнює нулю, такі сили називаються консервативними:
1. Сила тяжіння(гравітаційні сили).
2. Пружні сили.
3. Сили взаємодії молекул речовин.
4. Сили кулонівської взаємодії.
Неконсервативні сили:
1. Сили тертя(опору).
2. Сили тиску газу.
3. Сили вихрового електричного поля.
Покажемо, що сили тертя неконсервативні.
AB: 
Отже, наявність потенціальної енергії визначають не будь-які, а тільки консервативні(потенціальні сили). Так як природа консервативних сил може бути різною, і ці сили по різному залежать від координат, то не існує єдиної універсальної формули для потенціальної енергії. Конкретних виразів для неї стільки, скільки існує конкретних консервативних сил.
Як кінетична, так і потенціальна енергія характеризують не окреме тіло, а систему, що складаються принаймні з двох тіл, бо немає сенсу вести мову про рух і взаємодію даного тіла, якщо не вказано інше тіло, відносно якого дане тіло рухається чи з яким воно взаємодіє.
Наприклад, коли енергія піднятого над землею тіла 
, то мається на увазі потенціальна енергія системи „тіло-земля”.
І кінетична, і потенціальна енергія – величини відносні. Їх значення залежать від виробу системи відліку.
Таким чином робота і енергія – різні фізичні величини, хоча вони мають однакові одиниці вимірювання.
Зробимо одне термінологічне зауваження:
Кажуть „механічна енергія”, „внутрішня енергія”, „електромагнітна енергія”, „атомна енергія” і т.п.
Це треба розуміти, як величину енергії, що відповідає механічній формі руху даного тіла, величину енергії, що відповідає тепловій формі руху і т.п.
Але немає різних видів енергії. Є різні форми руху матерії. Енергія є єдиною мірою руху матерії.