Механічною енергією називається фізична величина, що характеризує стан тіла або системи тіл, а її зміна при переході системи з одного стану в інший дорівнює виконаній роботі.

Механічну енергію позначають літерою Е. Зміна механічної енергії дорівнює виконаній роботі: А = Е₁ – Е₂, де Е₁ – енергія, що характеризує перший стан системи, Е₂ – енергія системи тіл через деякий час. Якщо А > 0, це означає, що під час переходу з одного стану в інший енергія системи зменшилася (Е₂ < Е₁), тобто, частина енергії системи пішла на виконання роботи. Отже, запас енергії системи може поступово зменшуватися. Енергія пружини механічного годинника поступово вичерпується, і припиняється обертання його механізму.

Із часом зменшується енергія автомобіля, який рухається із вимкненим двигуном і він зупиняється. Якщо ж А < 0, це означає, що енергія Е₂ > Е₁, тобто енергія системи збільшилася. При цьому вже не сама система виконує механічну роботу, а над цією системою інші тіла або системи тіл виконують роботу. Буксир надає швидкості нерухомому автомобілю, збільшуючи його механічну енергію.

З описаних прикладів можна побачити, що зміна механічної енергії тіла або системи тіл може відбуватися у двох випадках. Зокрема, якщо змінюється взаємне розміщення тіл, що входять до системи, тобто їх координати.

З іншого боку, механічна енергія змінюється, коли змінюється швидкість тіл системи. Таким чином, у механіці розрізняють дві складові енергії системи тіл. Перша залежить і визначається положенням тіл, інша – їх швидкістю.

Потенціальна енергія.Чи має кулька, що лежить на поверхні Землі, енергію? Якщо розглядати систему кулька-земля з погляду зміни її механічного стану, то основні механічні характеристики взаємне розміщення (переміщення) та швидкість не змінюються. Робота системою не виконується. Щоб підняти кульку над поверхнею, потрібно виконати роботу над системою цих тіл зовнішньою силою. Коли кулька буде піднята на деяку висоту, під дією сили земного тяжіння вона рухатиметься до низу. При цьому сила земного тяжіння виконуватиме роботу А = mgh, де h – висота кульки над земною поверхнею. Висота h характеризує взаємне розміщення кульки і Землі.

Величину, що характеризує енергію взаємодії тіла або системи тіл із Землею і дорівнює добутку їх маси на прискорення вільного падіння та висоту тіла над поверхнею Землі, називають потенціальною енергією[1]взаємодії тіла та Землі:

Е_п = m g h.

Потенціальною енергією характеризуються будь-які механічні системи, в яких суттєве значення має взаємне розміщення тіл, що до них входять. Так розглядають і потенціальну енергію взаємодії молекул, що залежить від відстаней між ними.

Кінетична енергія.Потенціальна енергія тіла визначається його початковим і кінцевим положенням і не залежить від особливостей переходу з одного стану в інший. Разом із тим, перехід механічної системи з одного стану в інший відбувається через механічний рух, характеристикою якого є швидкість. Тому доцільно розглядати залежність механічної енергії тіла або системи тіл від швидкості.

Якщо тіло масою m рухається під дією сили і здійснює переміщення Δ (мал. 3.15), то виконується механічна робота, що дорівнює зміні механічної енергії і виражається величиною . Ця величина характеризує енергію тіла, що рухається зі швидкістю і її називають кінетичною енергією[2].

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 7 8 9 10 Следующая ⇒