Не існує визначення того, що таке енергія, але ми знаємо, що її існування робить можливим роботу. Наприклад, енергія, що зберігається в їжі, змушує органи тіла людини нормально функціонувати. Паливо змушує транспортні засоби рухатися. Подібним чином електрична енергія, що виробляється акумулятором, змушує електрони в енергопровідних дротах рухатися.
Говорячи про енергію, надзвичайно важливо наголосити на принципі енергозбереження. Цей принцип, за словами Лавуазьє, говорить: "У природі нічого не втрачається, нічого не створюється, все перетворюється".
Для того, щоб проілюструвати перетворення енергії загалом, розглянемо розслаблену пружину (рисунок 1), тобто пружину, яка не розтягнута. Подивіться:
Для стиснення пружини потрібна енергія. Таким чином, сила застосовується до одного з її кінців, щоб вона стискалася. Ми говоримо, що, застосовуючи силу до пружини, робиться робота. Ця робота відповідає енергії, що передається від людини до джерела. Малюнок 2 представляє пружину, вже стиснуту та із замком на візку, що перешкоджає її звільненню.
Стиснута пружина накопичує енергію. Однак ця енергія може проявлятися лише зняттям замка з візка. Енергія, що зберігається навесні, називається пружною потенційною енергією. Потенційний, тому що може проявлятися і пружним, оскільки знаходиться в деформованому еластичному тілі.
Тепер, дивлячись на малюнок 3, ми помічаємо, що візок звільнився. Коли замок був знятий, потенційна енергія, яка зберігалася навесні, проявилася, змушуючи візок рухатися. Знову у нас робота виконана. Тепер ця робота відповідає енергії, що передається від пружини до візка. Енергія, яку придбав візок, називається кінетичною енергією.
Кінетична енергія: це енергія, яка пов’язана з рухом тіл.
Потенційна енергія (гравітаційна, пружна, електрична тощо): це енергія, яку має тіло стосовно конкретного положення, яке воно займає.
За відсутності тертя загальна механічна енергія системи зберігається, лише перетворюючи потенційну енергію в кінетичну, і навпаки. Подивіться:
Іmec= Іç + ІP
Дуже важливо дати зрозуміти, що робота та форми енергії є скалярними величинами.
робота сили
Робота - це міра енергії, яка передається тілу завдяки застосуванню сили вздовж переміщення. У фізиці робота зазвичай представлена W (що походить від англійської роботи) або частіше грецькою буквою tau
.Для розрахунку роботи сили важливо підкреслити, що це може бути:
Робота постійної сили, паралельної переміщенню: обчислюється, коли сила прикладена в тому ж напрямку, що і зміщення. Його можна розрахувати наступним чином:
Оскільки кут між силою та переміщенням дорівнює нулю, це робить косинус цього кута рівним 1, роблячи вираз еквівалентним:
Де D - переміщення, зазнане тілом.
Робота постійної сили, а не паралельної переміщенню:
Коли ми застосовуємо постійну силу, а не паралельну, як у наведеній вище схемі, ми обчислюємо роботу наступним чином:
Де? це кут, що утворюється між силою та зміщенням, що зазнає тіло.
У SI (Міжнародна система одиниць) робота подана в джоулях, який представлений літерою (J) і сила дана в ньютонах (N). Цей пристрій названо на честь британського фізика Джеймса Прескотта Джоуля. У системі CGS одиницею роботи є ерг = дин х сантиметр.
Марко Ауреліо да Сільва
Шкільна команда Бразилії