Как отличить кинетическую энергию от потенциальной: в чем разница простым языком

Терема о кинетической энергии

Вновь обратимся к рассмотренному примеру и сформулируем теорему о кинетической энергии тела.

Теорема о кинетической энергии

Работа приложенной к телу силы равна изменению кинетической энергии тела. Данное утверждение справедливо и тогда, когда тело движется под действием изменяющейся по модулю и направлению силы.

A = E K 2 – E K 1 .

Таким образом, кинетическая энергия тела массы m , движущегося со скоростью v → , равна работе, которую сила должна совершить, чтобы разогнать тело до этой скорости.

A = m v 2 2 = E K .

Чтобы остановить тело, нужно совершить работу

A = – m v 2 2 =- E K

Кинетическая энергия – это энергия движения. Наряду с кинетической энергией есть еще потенциальная энергия, то есть энергия взаимодействия тел, которая зависит от их положения.

Например, тело поднято над поверхностью земли. Чем выше оно поднято, тем больше будет потенциальная энергия. Когда тело падает вниз под действием силы тяжести, эта сила совершает работу. Причем работа силы тяжести определяется только вертикальным перемещением тела и не зависит от траектории.

Важно!

Вообще о потенциальной энергии можно говорить только в контексте тех сил, работа которых не зависит от формы траектории тела. Такие силы называются консервативными (или диссипативными).

Примеры диссипативных сил: сила тяжести, сила упругости.

Когда тело движется вертикально вверх, сила тяжести совершает отрицательную работу.

Рассмотрим пример, когда шар переместился из точки с высотой h 1 в точку с высотой h 2 .

При этом сила тяжести совершила работу, равную

A = – m g (h 2 – h 1) = – (m g h 2 – m g h 1) .

Эта работа равна изменению величины m g h , взятому с противоположным знаком.

Величина Е П = m g h – потенциальна энергия в поле силы тяжести. На нулевом уровне (на земле) потенциальная энергия тела равна нулю.

Определение. Потенциальная энергия

Потенциальная энергия – часть полной механической энергии системы, находящейся в поле диссипативных(консервативных) сил. Потенциальная энергия зависит от положения точек, составляющих систему.

Можно говорить о потенциальной энергии в поле силы тяжести, потенциальной энергии сжатой пружины и т.д.

Работа силы тяжести равна изменению потенциальной энергии, взятому с противоположным знаком.

A = – (E П 2 – E П 1) .

Ясно, что потенциальная энергия зависит от выбора нулевого уровня (начала координат оси OY). Подчеркнем, что физический смысл имеет изменение

потенциальной энергии при перемещении тел друг относительно друга. При любом выборе нулевого уровня изменение потенциальной энергии будет одинаковым.

При расчете движения тел в поле гравитации Земли, но на значительных расстояниях от нее, во внимание нужно принимать закон всемирного тяготения (зависимость силы тяготения от расстояния до цента Земли). Приведем формулу, выражающую зависимость потенциальной энергии тела

E П = – G m M r .

Здесь G – гравитационная постоянная, M – масса Земли.

Физический смысл

Кинетическая энергия и потенциальная энергия являются двумя различными видами энергии, которые могут присутствовать в системе одновременно или отдельно.

Кинетическая энергия — это энергия, связанная с движением тела. Чем больше масса тела и его скорость, тем больше кинетическая энергия. Формула для расчета кинетической энергии выглядит следующим образом: K = (1/2)mv^2, где K — кинетическая энергия, m — масса тела, v — скорость тела.

Потенциальная энергия — энергия, связанная с положением тела относительно других объектов или полем силы. Чем выше объект поднят или чем сильнее поле силы, тем больше потенциальная энергия. Формула для расчета потенциальной энергии зависит от конкретной ситуации. Например, для потенциальной энергии гравитационного поля: P = mgh, где P — потенциальная энергия, m — масса тела, g — ускорение свободного падения, h — высота поднятия тела.

Таким образом, кинетическая энергия отличается от потенциальной энергии тем, что они связаны с различными физическими явлениями:

Кинетическая энергия связана с движением тела, а потенциальная энергия — с положением тела;
Кинетическая энергия зависит от массы и скорости тела, а потенциальная энергия — от положения тела относительно других объектов или полей силы;
Кинетическая энергия может быть положительной или нулевой, в то время как потенциальная энергия может быть положительной, отрицательной или нулевой.

Оба вида энергии являются важными концепциями в физике и находят применение во многих областях, помогая понять и описать различные физические процессы и явления.

Кинетическая энергия как энергия движения

Кинетическая энергия является одной из двух основных форм энергии, присутствующих в природе, другой формой является потенциальная энергия. Кинетическая энергия отличается от потенциальной энергии тем, что она связана с движением тела или системы тел.

Потенциальная энергия, в отличие от кинетической, связана с положением тела или системы тел относительно других тел или силовых полей. Она характеризует возможность системы совершать полезную работу, если ее состояние изменится.

Кинетическая энергия же является энергией движения. Она определяется как энергия, которую имеет тело или система тел из-за своей скорости. В физике кинетическая энергия определяется как половина произведения массы тела на квадрат его скорости:

Формула:

Кинетическая энергия (Ек) = 1/2 * масса (m) * скорость^2 (v^2)

Таким образом, кинетическая энергия прямо пропорциональна массе тела и квадрату его скорости. Чем больше масса и/или скорость тела, тем больше его кинетическая энергия.

Кинетическая энергия является важным понятием в физике и находит применение во многих областях, включая механику, энергетику и теплотехнику. Она позволяет описывать и предсказывать движение тел и систем тел, а также использовать энергию движения для совершения работы.

Потенциальная энергия как энергия положения

Потенциальная энергия – это одна из форм энергии, которая отличается от кинетической энергии. Кинетическая энергия связана с движением тела, а потенциальная энергия связана с его положением или состоянием.

Разница между кинетической и потенциальной энергией заключается в том, что кинетическая энергия имеет связь с движением тела, а потенциальная энергия связана с его положением в пространстве или состоянием взаимодействия с другими телами.

Кинетическая энергия определяется массой тела и его скоростью. Чем больше масса и скорость тела, тем больше его кинетическая энергия. Например, ускоряющийся автомобиль приобретает кинетическую энергию.

Потенциальная энергия, с другой стороны, связана с высотой или положением тела относительно некоторой точки в пространстве или других тел. Чем выше тело поднято над землей или другими телами, тем больше его потенциальная энергия. Например, поднятый над землей камень обладает потенциальной энергией, которая будет преобразована в кинетическую энергию, когда камень будет падать под воздействием силы тяжести.

Потенциальная энергия может быть различными типами в зависимости от конкретных условий. Наиболее распространенными типами потенциальной энергии являются гравитационная потенциальная энергия, связанная с положением тела в гравитационном поле, и упругая потенциальная энергия, связанная с деформацией упругих тел.

Таким образом, потенциальная энергия отличается от кинетической энергии тем, что она связана с положением или состоянием тела, в то время как кинетическая энергия связана с его движением.

Типы кинетической энергии и потенциальной энергии

Кинетическая энергия может быть классифицирована на два типа, в зависимости от типа объектов:

Поступательная кинетическая энергия
Вращательная кинетическая энергия

Жесткие не вращающиеся тела имеют прямолинейное движение. Таким образом, поступательная кинетическая энергия – это кинетическая энергия, которой обладает объект, движущийся по прямой линии. Кинетическая энергия объекта связана с его импульсом (произведение массы на скорость, p = mv, где m – масса, а v – скорость). Кинетическая энергия связана с импульсом через соотношение E = p ^ 2 / 2m, и, следовательно, поступательная кинетическая энергия рассчитывается как E = ½ mv ^ 2. Твердые тела, которые вращаются вдоль их центра масс, обладают вращательной кинетической энергией. Вращательная кинетическая энергия вращающегося тела рассчитывается как полная кинетическая энергия его различных движущихся частей. Тела в покое также имеют кинетическую энергию. Атомы и молекулы в нем находятся в постоянном движении. Кинетическая энергия такого тела является мерой его температуры..

Потенциальная энергия классифицируется в зависимости от применяемой силы восстановления.

Гравитационно потенциальная энергия – потенциальная энергия объекта, которая связана с гравитационной силой. Например, когда книгу кладут поверх стола, энергия, необходимая для поднятия книги с пола, и энергия, которой обладает книга благодаря ее возвышенному положению на столе, – это потенциальная гравитационная энергия. Здесь гравитация является восстанавливающей силой.
Упругая потенциальная энергия – энергия, которой обладает упругое тело, такое как лук и катапульта, когда оно растягивается и деформируется в одном направлении, является упругой потенциальной энергией. Восстанавливающая сила – это упругость, которая действует в противоположном направлении..
Химическая потенциальная энергия – энергия, связанная с расположением атомов и молекул в структуре, является потенциальной химической энергией. Химическая энергия, которой обладает вещество из-за потенциала, которому оно должно подвергнуться химическому изменению, участвуя в химической реакции, является химической потенциальной энергией вещества. Например, при использовании топлива химическая энергия, запасенная в топливе, преобразуется в тепло.
Электрическая потенциальная энергия – энергия, которой обладает объект в силу его электрического заряда, представляет собой электрическую потенциальную энергию. Есть два типа – электростатическая потенциальная энергия и электродинамическая потенциальная энергия или магнитная потенциальная энергия.
Ядерная потенциальная энергия – Потенциальная энергия, которой обладают частицы (нейтроны, протоны) внутри атомного ядра, является потенциальной ядерной энергией. Например, синтез водорода на солнце преобразует потенциальную энергию, запасенную в солнечном веществе, в энергию света.

Электрическая мощность

Электрические батареи превращают химическую энергию в электрическую.

Электричество — это тип энергии, который зависит от притяжения или отталкивания электрических зарядов. Существует два вида электричества: статическое и текущее. Статическое электричество связано с наличием статических нагрузок, т.е. нагрузок, которые не двигаются. Электрический ток происходит из-за перемещение грузов.

Пример статического электричества — когда мы натираем воздушный шарик на волосы. Воздушный шар удерживает электроны от волос, заряжаясь отрицательно, в то время как волосы заряжены положительно. Если вы подойдете к воздушному шарику к своей голове, не касаясь его, вы увидите, как пряди волос тянутся к воздушному шарику.

Электрический ток — это поток зарядов из-за движения свободных электронов в проводнике. Это движение происходит в электрическом поле, то есть в области вокруг заряда, где действует сила. Электрические заряды легко переносятся такими материалами, как металлы, особенно серебро, медь и алюминий.

В батареях или электрических батареях происходит превращение химической энергии в электрическую энергию. Химическая энергия происходит в результате реакции между электродами и электролитом, когда положительный полюс соединен с отрицательным полюсом батареи. Вольт — это единица измерения потенциальной энергии на заряд в батарее.

Видео:В чем разница потенциальной и кинетической энергии ? Простыми словамиСкачать

Солнечная энергия

Солнце — самый важный источник энергии для жизни на Земле.

Солнечная энергия — это лучистая энергия солнца. Он путешествует в пространстве, пока не достигнет Земли в виде электромагнитных волн. Большая часть солнечного излучения, которое достигает атмосферы Земли, — это ультрафиолетовое излучение, видимый свет и инфракрасные лучи.

Солнце состоит из водорода и гелия. В этом случае энергия исходит от процесса ядерного синтеза: ядра водорода объединяются, образуя гелий и лучистую энергию.

Люди научились использовать солнечную энергию. Сегодня энергия солнечного света используется для отопления домов и зданий, увеличения их тепловой энергии. Видимый солнечный свет проходит через стекла окон и поглощается материалами внутри комнаты. Это заставляет материалы нагреваться.

Лучистая энергия Солнца ответственна за существование жизни на Земле. Растения собирают эту энергию для производства пищи, превращая ее в химическую энергию. Солнечная энергия управляет движением воздуха в атмосфере, вызывая ветры.

Видео:Энергия в физике (понятным языком)Скачать

Задачи по теме с подробными решениями

Задача 1

Самолет, масса которого составляет 50 тонн, пролетает на высоте 10 километров. Скорость транспортного средства равна 900 км/ч. Требуется рассчитать, какова полная механическая энергия самолета.

Решение

Первым шагом является перевод искомых данных, согласно системе СИ. В таком случае масса самолета составит 50 000 кг, скорость – 250 м/с, а высота – 10 000 м.

Самолет обладает запасом полной энергии, которая включает и потенциальную, и кинетическую.

E = E_п + Е_к

E_п = m * g * h

Е_к = m * v2 / 2

Таким образом, полная энергия составит:

\(E=m\times g\times h\times \frac{mv^{2}}{2}\)

Если подставить в полученную формулу числовые значения величин из условия задачи, то получим полную энергию:

\(E=6.5625\times 10^{9}\) Дж

Если записать ответ сокращенно, то он примет такой вид:

\(Е = 6,5625\) Гдж.

Ответ: в рассмотренной системе отсчета значение полной механической энергии самолета составит 6.5625 Гдж.

Однако, данную задачу можно решить, принимая за нулевой уровень отметку в 10 километров. Тогда транспортное средство будет характеризоваться лишь запасом кинетической энергии, а значение потенциальной энергии будет равно нулю.

Задача 2

Пружину закрепили к стене и поместили на гладкую поверхность. На конце пружины зафиксировали тело. Растяжение пружины, которая обладает жесткостью в 400 Н/м, происходит при воздействии силы в 80 Н. Требуется рассчитать запас энергии в пружине.

Решение

Согласно условию задачи, поверхность обладает гладкостью, что позволяет сделать вывод о нулевом значении силы трения. Таким образом, потери энергии исключены. Воздействуя на пружину, можно наблюдать ее деформацию. Весь запас энергии будет сосредоточен в ней. Найти данную величину можно по формуле:

\(E=\frac{k(\Delta x)^{2}}{2}\)

Сила упругости равна произведению жесткости на изменение длины пружины:

\(k\times \Delta x=F\)

Деформацию пружины можно рассчитать таким образом:

\(\Delta x=\frac{F}{k}\)

Используя последнее равенство, можно преобразовать формулу для расчета энергии:

\(E=\frac{k(\frac{F}{k})^{2}}{2}=\frac{kF^{2}}{2k^{2}}=\frac{F^{2}}{2k}\)

Далее следует подставить числовые значения в полученное выражение:

\(E=\frac{80^{2}}{2\times 400}=8\) Дж

Ответ: запас энергии в пружине составляет 8 Дж.

Задача 3

Масса пули составляет 9 грамм. Ее выпустили из оружия вертикально в верхнем направлении. Скорость пули при этом составила 700 м/с. Требуется рассчитать ее кинетическую энергию.

Решение

Условия задачи удобно представить в виде рисунка.

Расчет нужно выполнить по формуле:

\(E=\frac{mv^{2}}{2}\)

Перед тем, как подставить в уравнение числовые значения, требуется перевести их в систему СИ. Тогда масса пули составит 0,009 кг. Выражение будет записано следующим образом:

\(E=\frac{0.009\times 49\times 10^{4}}{2}=2200\) Дж

Ответ: запас кинетической энергии пули равен 2200 Дж.

Задача 4

Масса ракеты составляет 0,2 кг. Ее выпустили из орудия вертикально вверх. После этого ракета достигла высоты в 60 метров. Требуется рассчитать значение потенциальной энергии ракеты, характерной для этой отметки.

Решение

Условие задачи можно представить с помощью рисунка.

Для того чтобы рассчитать потенциальную энергию, требуется воспользоваться формулой:

E = m * g * h

Далее необходимо подставить в выражение числовые значения:

Е = 0,2 * 9,8 * 60 = 118 Дж

Ответ: потенциальная энергия ракеты на заданной высоте составит 118 Дж.

Задача 5

Пружину растянули на 5 мм. Коэффициент ее жесткости составляет 10000 Н/м. Требуется вычислить, какова энергия пружины.

Решение

Следует представить условия задачи на рисунке.

Уравнение, с помощью которого можно рассчитать энергию пружины, имеет такой вид:

\(E=\frac{k(\Delta x)^{2}}{2}\)

Далее необходимо привести к системе СИ расстояние, на которое растянули пружину. Оно составит 0,005 м.

После преобразований можно подставить числовые значения в искомую формулу:

\(E=\frac{10^{4}\times 25\times 10^{-6}}{2}=0.125\) Дж

Ответ: энергия пружины составляет 0,125 Дж.

Знание основных формул для расчета кинетической, потенциальной и полной энергии тела позволит решить задачи любой сложности. Наиболее простым способом является выполнение последовательных действий, включая запись условий задачи, графическое изображение системы, представление формул для вычисления энергии, решение уравнения с помощью подстановки числовых значений

Важно отметить, что механическая энергия представляет собой сумму потенциальной и кинетической энергии

ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ

Часть 1

1. Два тела находятся на одной и той же высоте над поверхностью Земли. Масса одного тела ( m_1 ) в три раза больше массы другого тела ( m_2 ) . Относительно поверхности Земли потенциальная энергия

1) первого тела в 3 раза больше потенциальной энергии второго тела 2) второго тела в 3 раза больше потенциальной энергии первого тела 3) первого тела в 9 раз больше потенциальной энергии второго тела 4) второго тела в 9 раз больше потенциальной энергии первого тела

2. Сравните потенциальную энергию мяча на полюсе ( E_п ) Земли и на широте Москвы ( E_м ) , если он находится на одинаковой высоте относительно поверхности Земли.

1) ( E_п=E_м ) 2) ( E_п>E_м ) 3) ( E_п 4) ( E_пgeq E_м )

3. Тело брошено вертикально вверх. Его потенциальная энергия

1) одинакова в любые моменты движения тела 2) максимальна в момент начала движения 3) максимальна в верхней точке траектории 4) минимальна в верхней точке траектории

4. Как изменится потенциальная энергия пружины, если её удлинение уменьшить в 4 раза?

1) увеличится в 4 раза 2) увеличится в 16 раз 3) уменьшится в 4 раза 4) уменьшится в 16 раз

5. Лежащее на столе высотой 1 м яблоко массой 150 г подняли относительно стола на 10 см. Чему стала равной потенциальная энергия яблока относительно пола?

1) 0,15 Дж 2) 0,165 Дж 3) 1,5 Дж 4) 1,65 Дж

6. Скорость движущегося тела уменьшилась в 4 раза. При этом его кинетическая энергия

1) увеличилась в 16 раз 2) уменьшилась в 16 раз 3) увеличилась в 4 раза 4) уменьшилась в 4 раза

7. Два тела движутся с одинаковыми скоростями. Масса второго тела в 3 раза больше массы первого. При этом кинетическая энергия второго тела

1) больше в 9 раз 2) меньше в 9 раз 3) больше в 3 раза 4) меньше в 3 раза

8. Тело падает на пол с поверхности демонстрационного стола учителя. (Сопротивление воздуха не учитывать.) Кинетическая энергия тела

1) минимальна в момент достижения поверхности пола 2) минимальна в момент начала движения 3) одинакова в любые моменты движения тела 4) максимальна в момент начала движения

9. Книга, упавшая со стола на пол, обладала в момент касания пола кинетической энергией 2,4 Дж. Высота стола 1,2 м. Чему равна масса книги? Сопротивлением воздуха пренебречь.

1) 0,2 кг 2) 0,288 кг 3) 2,0 кг 4) 2,28 кг

10. С какой скоростью следует бросить тело массой 200 г с поверхности Земли вертикально вверх, чтобы его потенциальная энергия в наивысшей точке движения была равна 0,9 Дж? Сопротивлением воздуха пренебречь. Потенциальную энергию тела отсчитывать от поверхности земли.

1) 0,9 м/с 2) 3,0 м/с 3) 4,5 м/с 4) 9,0 м/с

11. Установите соответствие между физической величиной (левый столбец) и формулой, по которой она вычисляется (правый столбец). В ответе запишите подряд номера выбранных ответов

ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА A. Потенциальная энергия взаимодействия тела с Землёй Б. Кинетическая энергия B. Потенциальная энергия упругой деформации

ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ ЭНЕРГИИ 1) ( E=mv^2/2 ) 2) ( E=kx^2/2 ) 3) ( E=mgh )

12. Мяч бросили вертикально вверх. Установите соответствие между энергией мяча (левый столбец) и характером её изменения (правый столбец) при растяжении пружины динамометра. В ответе запишите подряд номера выбранных ответов.

ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА A. Потенциальная энергия Б. Кинетическая энергия B. Полная механическая энергия

ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ ЭНЕРГИИ 1) Уменьшается 2) Увеличивается 3) Не изменяется

Часть 2

13. Пуля массой 10 г, движущаяся со скоростью 700 м/с, пробила доску толщиной 2,5 см и при выходе из доски имела скорость 300 м/с. Определить среднюю силу сопротивления, воздействующую на пулю в доске.

Типы потенциальной энергии

Потенциальная энергия – это энергия, обусловленная положением или расположением объекта или частицы. Иногда ее описывают как накопленную энергию, но это не совсем точно, поскольку кинетическая энергия также может рассматриваться как накопленная энергия, поскольку она все еще содержится в движущемся объекте. Основные виды потенциальной энергии:

Упругая потенциальная энергия, которая представляет собой энергию в виде деформации объекта, например пружины. Когда вы сжимаете или растягиваете пружину за пределы ее положения равновесия (покоя), она будет обладать упругой потенциальной энергией. Когда эта пружина отпускается, эта упругая потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию.

В случае массы, подвешенной на пружине, которая затем растягивается и отпускается, масса будет колебаться вверх и вниз по мере того, как упругая потенциальная энергия становится равной. кинетическая энергия, затем преобразуется обратно в потенциальную и так далее (при этом часть механической энергии преобразуется в немеханические формы из-за трение.)

Уравнение для потенциальной энергии, запасенной в пружине, определяется следующим образом:

PE_ {пружина} = \ frac {1} {2} k \ Delta x ^ 2

Гдеk- жесткость пружины, а Δx – смещение от положения равновесия.

Гравитационно потенциальная энергия- энергия, обусловленная положением объекта в гравитационном поле. Когда объект в таком поле высвобождается, он ускоряется, и эта потенциальная энергия превращается в кинетическую энергию.

Гравитационная потенциальная энергия для объекта массыму поверхности Земли определяется по формуле:

PE_ {grav} = mgh

Гдеграммгравитационная постоянная 9,8 м / с2, а такжечасвысота над уровнем земли.

Подобно гравитационной потенциальной энергии,электрическая потенциальная энергияявляется результатом размещения заряженных объектов в электрическом поле. Если их высвободить в этом поле, они будут ускоряться вдоль силовых линий, как падающая масса, и их электрическая потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию.

Формула для электрической потенциальной энергии точечного зарядаqрасстояниерот точечной оплатыQдан кем-то:

PE_ {elec, \ text {} poiny \ text {} charge} = \ frac {kqQ} {r}

Гдеk- постоянная Кулона 8.99 × 109 Нм2/ C2.

Вы, вероятно, знакомы с терминомНапряжение, который относится к величине, называемойэлектрический потенциал. Электрическая потенциальная энергия зарядаqможно найти из электрического потенциала (напряжение,V) следующим образом:

PE_q = qV

Химическая потенциальная энергияэто энергия, хранящаяся в химических связях и расположении атомов. Эта энергия может быть преобразована в другие формы в ходе химических реакций. Примером этого является огонь – когда огонь горит, потенциальная энергия химических связей горящего материала преобразуется в тепло и лучистую энергию. Когда вы едите, процессы в вашем теле преобразуют химическую энергию в энергию, необходимую вашему телу, чтобы оставаться в живых и выполнять все основные жизненные задачи.

Ядерная потенциальная энергияэто энергия в атомном ядре. Когда нуклоны (протоны и нейтроны) внутри ядра перестраиваются путем объединения, разрушения или переходя от одного к другому (посредством синтеза, деления или распада) ядерная потенциальная энергия преобразуется или выпущенный.

Знаменитый E = mc2 уравнение описывает количество энергии,E, выделяемых при таких процессах по массеми скорость светаc. Ядра могут иметь меньшую общую массу после распада или слияния, и эта разница масс напрямую переводится в количество ядерной потенциальной энергии, которая преобразуется в другие формы, такие как лучистая и термический.

По какой формуле вычисляется кинетическая энергия

Тела, которые перемещаются, так же могут совершить работу. К примеру, движущийся поршень сжимает расположенный в цилиндре газ, снаряд при движении пробивает мишень. Таким образом, у движущихся тел есть запас энергии, которую называют кинетической. Данная величина определяется массой тела и его скоростью:

Записанное равенство является следствием из преобразования следующих формул:

Работа A = FS
Сила F = ma.

Путем подстановки выражения силы в уравнение работы получим:

A = maS

Известно, что:

Таким образом:

где — кинетическая энергия, характерная для тела в первом состоянии,

— кинетическая энергия, характерная для тела во втором состоянии.

Теорема о кинетической энергии справедлива независимо от характера сил, оказывающих воздействие на тело. Как правило, различают кинетическую силу поступательного и вращательного движения. Являясь физической величиной, представляющей собой функцию скорости, кинетическая энергия определяется следующими факторами:

внутренняя природа рассматриваемого объекта;
отношения между объектом и наблюдателем (в физике наблюдатель формально определяется инерциальной системой отсчета).

Кинетическая энергия деградирует и сохраняется в каждой трансформации. При этом утрачивается ее способность совершать новые трансформации. Однако кинетическую энергию нельзя создать или разрушить. Она может быть только трансформирована, поэтому ее сумма во вселенной всегда является постоянной величиной. Кинетическая энергия частицы или твердого тела уменьшается до нулевого значения, когда данные объекты не вращаются и останавливаются. С другой стороны, системы, содержащие множества частиц, движущихся независимо, не совсем верно рассматривать по такому принципу. Для твердого вращающегося тела, полная кинетическая сила может быть разбита на две суммы:

энергия перемещения, которая связана со смещением центра масс тела в пространстве;
энергия вращения (с вращательным движением с определенной угловой скоростью).

ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ

Часть 1

1. Два тела находятся на одной и той же высоте над поверхностью Земли. Масса одного тела \( m_1 \) в три раза больше массы другого тела \( m_2 \). Относительно поверхности Земли потенциальная энергия

1) первого тела в 3 раза больше потенциальной энергии второго тела
2) второго тела в 3 раза больше потенциальной энергии первого тела
3) первого тела в 9 раз больше потенциальной энергии второго тела
4) второго тела в 9 раз больше потенциальной энергии первого тела

2. Сравните потенциальную энергию мяча на полюсе \( E_п \) Земли и на широте Москвы \( E_м \), если он находится на одинаковой высоте относительно поверхности Земли.

1) \( E_п=E_м \)
2) \( E_п>E_м \)
3) \( E_п<E_м \)
4) \( E_п\geq E_м \)

3. Тело брошено вертикально вверх. Его потенциальная энергия

1) одинакова в любые моменты движения тела
2) максимальна в момент начала движения
3) максимальна в верхней точке траектории
4) минимальна в верхней точке траектории

4. Как изменится потенциальная энергия пружины, если её удлинение уменьшить в 4 раза?

1) увеличится в 4 раза
2) увеличится в 16 раз
3) уменьшится в 4 раза
4) уменьшится в 16 раз

1) 0,15 Дж
2) 0,165 Дж
3) 1,5 Дж
4) 1,65 Дж

6. Скорость движущегося тела уменьшилась в 4 раза. При этом его кинетическая энергия

1) увеличилась в 16 раз
2) уменьшилась в 16 раз
3) увеличилась в 4 раза
4) уменьшилась в 4 раза

1) больше в 9 раз
2) меньше в 9 раз
3) больше в 3 раза
4) меньше в 3 раза

1) минимальна в момент достижения поверхности пола
2) минимальна в момент начала движения
3) одинакова в любые моменты движения тела
4) максимальна в момент начала движения

1) 0,2 кг
2) 0,288 кг
3) 2,0 кг
4) 2,28 кг

1) 0,9 м/с
2) 3,0 м/с
3) 4,5 м/с
4) 9,0 м/с

ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА
A. Потенциальная энергия взаимодействия тела с Землёй
Б. Кинетическая энергия
B. Потенциальная энергия упругой деформации

ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ ЭНЕРГИИ
1) \( E=mv^2/2 \)
2) \( E=kx^2/2 \)
3) \( E=mgh \)

ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА
A. Потенциальная энергия
Б. Кинетическая энергия
B. Полная механическая энергия

ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ ЭНЕРГИИ
1) Уменьшается
2) Увеличивается
3) Не изменяется