Работа. Механическая энергия. Кинетическая и потенциальная энергия

работаРабота совершается в природе всегда, когда какое-либо тело в направлении его движения или против него действует сила (или несколько сил) со стороны другого тела (других тел).

Работа силы равна произведению модулей силы и перемещения точки приложения силы и на косинус угла между ними.

А= F·S·соsальфа, где А – работа, (Дж);  F – сила, (Н);  S- перемещение, (м).

Если угол альфа работаравен между векторами F и S равен 900, то А= F·S.

Работа силыэто величина, равная произведению силы, приложенной к телу на величину перемещения. Работа силыскалярная величина. Она может быть положительной, отрицательной или равна нулю. Знак работы определяется знаком косинуса угла между силой и перемещением. Если альфа< 900, то А>0, тогда как косинус острых углов положителен. При альфа >900 работа отрицательна, т.к. косинус тупых углов отрицателен. При альфа=900(сила перпендикулярна перемещению) работа не совершается. В СИ работа измеряется в джоулях (Дж). 1Дж = 1Н·м. Итак, джоуль – это работа, совершаемая силой на перемещении , если направленная сила и перемещения совпадают.

Энергия  характеризует способность тела (или система тел) совершать работу.

Различают два вида механической энергии – кинетическая Ек и потенциальная Еп

Кинетическая энергия -энергия тела, обусловленная его движением (скоростью).кинетическая энергия, где m— масса тела (кг), h -высота тела на Землей (м).Это энергия взаимодействия тела с Землей. Потенциальная энергия – энергия тела, обусловленная взаимным расположением взаимодействующих между собой тел.потенциальная энергия, где  m— масса тела (кг),V— скорость (м/с2)

Обратим внимание, что у работы и энергии одинаковые единицы измерения. Это означает, что работа может переходить в энергию. Например, для того, чтобы тело поднять на некоторую высоту, тогда оно будет обладать потенциальной энергией, необходима сила, которая совершит эту работу. Работа силы по поднятию перейдет в потенциальную энергию.

Полная механическая энергия замкнутой системы тел равна  сумме потенциальной и кинетической энергий системы: Е = Ек +Еп.

Закон сохранения механической энергии гласитВ изолированно системе, в которой действуют консервативные силы, механическая энергия сохраняется: Е = Ек +Еп = const.ЗСЭ.

Энергия не создается и не уничтожается, а только превращается из одной формы в другую: из кинетической в потенциальную и наоборот. Учитывая значение Ек и Еп, закон сохранения механической

энергии можно записать так: im2 (1)im4

В состоянии 2 тело обладает кинетической энергией (так как уже развило скорость), но при этом потенциальная энергия уменьшилась, так как h2 меньше h1. Часть потенциальной энергии перешло в кинетическую.

Состояние 3 — это состояние перед самой остановкой. Тело как бы только-только дотронулось до земли, при этом скорость максимальная. Тело обладает максимальной кинетической энергией. Потенциальная энергия равна нулю (тело находится на Земле).

Полные механические энергии равны между собой , если пренебрегать силой сопротивления воздуха.