(b) Если работа, совершаемая постоянной результирующей силой, отрицательна, то изменение кинетической энергии тела меньше нуля: – кинетическая энергия уменьшается;
Энергия в физике – виды, формулы и определение с примерами
Двигателям, которые приводят в движение автомобили, тракторы, локомотивы и самолеты, для работы необходимо топливо, которое является источником энергии. Энергия падающей с высоты воды приводит в движение гидравлические турбины, соединенные с электрическими машинами, которые вырабатывают электричество. Людям также необходим источник энергии для существования и работы. Говорят, что для выполнения любой работы необходима энергия. Что такое энергия?
Эксперимент 1. Давайте поднимем сферу над Землей. Пока он находится в состоянии покоя, механическая работа не совершается. Отпусти. Под действием гравитации мяч падает на Землю с определенной высоты. Механическая работа совершается при падении мяча.
Эксперимент 2. Сожмите пружину, закрепите ее нитью и положите на нее груз (рис. 171).
Зажгите нить, пружина распрямится и поднимет груз на определенную высоту. Пружина выполнила механическую работу.
Эксперимент 3. Закрепите стержень на тележке со шкивом на конце (рис. 172). Через шкив перекидывается нить, один конец которой наматывается на ось тележки, а на другом конце подвешивается отвес. Отпустите груз, сила тяжести толкает его вниз и приводит каретку в движение. Вес совершил механическую работу.
Эксперимент 4. Стальной шар Акоторый скатывался по наклонной плоскости (рис. 173), также совершал механическую работу: он перемещал цилиндр В на определенное расстояние.
Если тело или несколько тел, взаимодействующих друг с другом, совершают механическую работу, это означает, что они обладают механической энергией, т.е. энергией.
Поднятый над Землей шар, сжатая пружина, движущийся стальной шар – все они обладают энергией.
Энергия – это физическая величина, которая описывает способность тел совершать работу.
Энергия (от греческого слова энергия – деятельность) обозначается заглавной латинской буквой Е. Единицей СИ для энергии и работы является один джоуль (1 Дж). Приведенные выше эксперименты показывают, что тело совершает работу, когда переходит из одного состояния в другое: груз, поднятый над Землей, опускается, сжатая пружина распрямляется, движущийся шар останавливается. Энергия тела изменяется (уменьшается), а механическая работа, совершаемая телом, равна изменению его механической энергии. Существует два вида механической энергии потенциальные и кинетические.
Задание 1: Выбор подразделения
Урок 27 Что такое энергия
Энергия – Способность кого-то или чего-то выполнить определенный объем работы, который для него возможен.
Джоуль – это единица энергии, работы и тепла, используемая в системе измерения.
Электрик – Специалист по установке и ремонту электрооборудования.
Инженер-электрик – Специалист по ремонту и обслуживанию промышленного электрооборудования.
энергия механическая – Способность тела выполнять механическую работу: поднимать, переносить, резать, сгибать, строить что-либо и т.д.
Кинетическая энергия -Энергия движущегося тела.
Потенциальная энергия – Энергия неподвижного тела, положение тела относительно поверхности Земли и других тел.
Первичная и вторичная литература, относящаяся к теме урока:
1.Технология. 5 класс : учебник для общеобразовательных учреждений / [В.М. Казакевич, Г.В. Пичугина, Г.Я. Семенова и др]; под ред. В.М. Казакевича. – М.: Просвещение, 2017.
Теоретический материал для самостоятельного изучения
Энергия – это способность кого-то или чего-то выполнять определенное количество возможной для него работы.
Энергия – это то, без чего невозможно двигать мышцами, летать на самолетах и ракетах, управлять машинами и оборудованием и многое другое. Без энергии невозможно совершить работу. Чем больше энергии, тем больше работы может быть выполнено.
Слово “энергия” в переводе с греческого означает “действие”, “активность”, “сила”, “мощь”. Около 2400 лет назад великий греческий философ Аристотель ввел это слово в своем трактате “Физика”. Однако там он относится только к деятельности человека.
В современном смысле слова его впервые использовал Томас Юнг в 1807 году. Природа дает нам различные виды энергии. И вся эта энергия, так или иначе, работает на человека.
Энергия животного, человека и машины определяется количеством работы, которую они могут выполнить. Человек может нести на большое расстояние гораздо меньший груз, чем осел. И автомобиль может нести более тяжелый груз, чем осел. Поэтому человек, осел и автомобиль обладают разной энергией.
Единицей измерения энергии является 1 джоуль. Его название происходит от имени английского физика Дж.П. Джоуля. Это энергия, которая позволяет телу массой 1 кг разогнаться до скорости 1 метр в секунду на расстоянии 1 метр.
Камень весом 100 грамм, брошенный со скоростью около 25 метров в секунду, обладает меньшей энергией, чем 9-граммовая пуля, вылетающая из ствола пистолета со скоростью 500 метров в секунду. Энергия снаряда в этом случае в 800 раз больше энергии камня.
Человек часто использует электрическую энергию. Существуют такие профессии, как электрик и инженер-электрик. Электрики работают в различных компаниях и обслуживают электрооборудование. Существует множество профессий: электрик, электромеханик, электротехник, электромонтер, электрослесарь, электросветотехник, электросварщик и т.д.
Инженер-электрик отвечает за проектирование, ввод в эксплуатацию, монтаж и эксплуатацию промышленного электрооборудования, ил преобразователей и электронных систем управления.
При рассмотрении энергии как объекта технологии необходимо учитывать ее виды и свойства.
- механическая энергия
- Энергия волн;
- энергия магнитного поля;
- электрическая энергия;
- электромагнитная энергия;
- Ядерная энергия;
- Энергия термоядерного синтеза;
- Химическая энергия.
Наука физика изучает виды и свойства энергии.
Механическая энергия определяет способность тела совершать механическую работу.
Например: поднимать, переносить, резать, сгибать, строить и т.д.
Механическая энергия делится на кинетическую энергию и потенциальную энергию.
Кинетическая энергия – это энергия движущегося тела.
Чем больше скорость тела и его масса, тем больше кинетическая энергия.
Движение может быть поступательным, как в случае брошенного камня или движущегося автомобиля, и вращательным, как в случае вращающегося колеса или юлы.
Чем больше масса и скорость, тем больше кинетическая энергия. Тонкая струя воды с песчинками, движущаяся со скоростью более 1200 метров в секунду, может разрезать сталь толщиной до 10 сантиметров.
Потенциальная энергия – это энергия неподвижного тела.
Потенциальная энергия – это энергия пловца, погруженного в воду, часовой пружины, натянутой тетивы лука, сжатого газа или пара, нагретого до высокой температуры и готового вырваться наружу.
Чем больше масса тела и чем выше оно поднято над поверхностью Земли, тем больше его потенциальная энергия.
Кинетическая и потенциальная энергии тела могут обмениваться друг на друга.
Примеры и решения упражнений в модуле упражнений
Пример 1: Выбор подразделения
Что не является энергией?
Правильный ответ: сила мысли.
Задание 2 Сортировка элементов по категориям
А. Потенциальная энергия
Б. Кинетическая энергия
как в брошенном камне или движущемся автомобиле, и вращательные, как в центрифуге или юле.
Древесина, уголь, нефть и природный газ называются невозобновляемые ресурсыпотому что они используются только один раз. Солнце, ветер, вода – это возобновляемые источники энергииСолнце, ветер и вода являются возобновляемыми ресурсами, поскольку они сами не исчезают в процессе производства энергии. В нашей деятельности человек использует для производства энергии 77% ископаемых ресурсов, 11% древесины, 5% возобновляемых ресурсов и 3% ядерной энергии. Мы называем уголь, нефть и природный газ ископаемое топливопотому что мы извлекаем их из недр Земли. Они образуются из останков растений и животных. Почти 20% энергии, которую мы используем, поступает из угля. При сжигании топлива в атмосферу выбрасывается углекислый газ и другие газы. Отчасти это является причиной таких явлений, как кислотные дожди и парниковый эффект. Только около 5 процентов энергии поступает из возобновляемых источников. Это солнечная энергия, вода и ветер. Другим возобновляемым источником энергии является газ, образующийся при разложении. При разложении органических веществ выделяются газы, особенно метан. Это основной компонент природного газа, который используется для отопления домов и водоснабжения. Люди тысячелетиями использовали энергию ветра для приведения в движение парусных судов и вращения ветряных мельниц. Ветер также может вырабатывать электроэнергию и перекачивать воду.
Преобразование энергии
Закон сохранения энергии гласит, что энергия не возникает из ничего и не пропадает бесследно. Во всех процессах в природе один вид энергии превращается в другой. Химическая энергия батареи резака преобразуется в электрическую энергию. В лампочке электрическая энергия преобразуется в тепловую и световую. Мы привели пример этой “энергетической цепочки”, чтобы показать, как один вид энергии превращается в другой.
Углерод – это спрессованные останки растений, живших много лет назад. Раньше они получали энергию от солнца. Уголь является накопителем химической энергии. При сгорании угля его химическая энергия преобразуется в тепловую. Тепловая энергия нагревает воду, и вода испаряется. Пар вращает турбину, производя кинетическую энергию – энергию движения. Генератор преобразует кинетическую энергию в электрическую. Различные приборы – лампы, телевизоры, обогреватели, магнитофоны – используют электрическую энергию и преобразуют ее в звук, свет и тепло.
Во многих процессах преобразования энергии конечным результатом является свет и тепло. Хотя энергия не теряется, она улетучивается в пространство, и ее трудно уловить и использовать.
Термин “энергия” происходит от слова “energeia”, которое впервые появилось в трудах Аристотеля.
Энергия и масса [ править ].
Основная статья: Эквивалентность энергии и массы Согласно специальной теории относительности, между массой и энергией существует взаимосвязь, выраженная знаменитой формулой Эйнштейна
E = mc 2, где E – энергия системы, m – ее масса, c – скорость света. Хотя исторически были попытки трактовать это выражение как полную эквивалентность энергии и массы, что, в частности, привело к концепции релятивистской массы, в современной физике принято сужать смысл этого уравнения, понимая под массой тело в состоянии покоя (так называемая масса покоя), а под энергией только внутреннюю энергию, содержащуюся в системе.
Энергия и импульс [ править ].
Специальная теория относительности рассматривает энергию как компонент 4-момента (вектор 4-момента-энергии), который содержит три пространственных компонента импульса наравне с энергией. Таким образом, энергия и импульс связаны и влияют друг на друга при переходе от одной системы отсчета к другой.
Энергия – это мера способности физической системы совершать работу, поэтому количественно энергия и работа выражаются в одних и тех же единицах.
Виды энергии
| Типы : | |
|---|---|
| Механическая | |
| Электрические | |
| Электромагнитный | |
| Химический | |
| Ядерный | |
| ‹ ♦ › | Тепловой |
 |
Вакуум |
| Гипотетический: | |
| Темный | |
В механике проводится различие между потенциальная энергия (или, в более общем смысле, энергия взаимодействия тел или частей тел друг с другом или с внешними полями) и кинетическая энергия (энергия движения). Их сумма называется полной механической энергией.
Все типы полей обладают энергией. По этому признаку различают электромагнитную (иногда ее делят на электрическую и магнитную), гравитационную и ядерную энергию (ее также можно разделить на энергию слабого и сильного взаимодействия).
В химии такие величины, как энергия связи и энтальпия, рассматриваются как энергия относительно количества вещества. См. также химический потенциал.
Кинетический
Кинетическая энергия – это энергия механической системы, которая зависит от скорости движения ее точек. Часто проводят различие между кинетической энергией поступательного и вращательного движения. Единицей измерения СИ является джоуль. Более конкретно, кинетическая энергия – это разница между полной энергией системы и ее энергией покоя; таким образом, кинетическая энергия – это часть полной энергии, возникающая в результате движения.
Потенциал
Потенциальная энергия – это скалярная физическая величина, описывающая запас энергии некоторого тела (или материальной точки) в потенциальном силовом поле, которая идет на приобретение (изменение) кинетической энергии тела в результате работы сил поля. Другое определение: потенциальная энергия – это функция координат, которая является слагаемым в лагранжиане системы и описывает взаимодействие элементов системы. [2]
Термин “потенциальная энергия” был введен в 19 веке шотландским инженером и физиком Уильямом Рэнкином. Единицей измерения энергии в СИ является джоуль. Потенциальная энергия принимается равной нулю для некоторой конфигурации тел в пространстве, выбор которой диктуется удобством дальнейших расчетов. Процесс выбора этой конфигурации называется нормализация потенциальной энергии.
Электромагнитный
Гравитационный
Гравитационная энергия – это потенциальная энергия системы тел (частиц), обусловленная их взаимным тяготением. Гравитационно связанная система – Система, в которой гравитационная энергия больше суммы всех других энергий (кроме энергии покоя). Принято считать, что для любой системы тел, находящихся на конечном расстоянии, гравитационная энергия отрицательна, а для бесконечно удаленных, т.е. не гравитационно взаимодействующих тел, гравитационная энергия равна нулю. Полная энергия системы, равная сумме гравитационной и кинетической энергий, является постоянной, для изолированной системы гравитационная энергия является энергией связи. Системы с положительной полной энергией не могут быть стационарными.
Ядерный
Ядерная энергия (атомная энергия) – это энергия, содержащаяся в атомных ядрах и высвобождающаяся при ядерных реакциях.
Энергия связи – энергия, которая необходима для разделения ядра на отдельные нуклоны, называется энергией связи. Энергия связи на нуклон не одинакова для различных химических элементов или даже изотопов одного и того же элемента.
Внутренний
Внутренняя энергия тела (обозначается как E или U) представляет собой сумму энергии молекулярных взаимодействий и тепловых движений молекулы. Внутренняя энергия тела не может быть измерена напрямую. Внутренняя энергия является явной функцией состояния системы. Это означает, что всякий раз, когда система находится в определенном состоянии, ее внутренняя энергия принимает внутреннее значение этого состояния, независимо от предыстории системы. Поэтому изменение внутренней энергии при переходе из одного состояния в другое всегда будет равно разности между ее значениями в конечном и начальном состояниях, независимо от пути, пройденного при переходе.
Химический потенциал
Химический потенциал – это один из термодинамических параметров системы, то есть энергия добавления одной частицы в систему без совершения работы.
Взрывная энергия
Взрыв – это физический и/или химический процесс, связанный с выделением большого количества энергии в небольшом объеме за короткий промежуток времени, вызывающий удар, вибрацию и тепло в окружающей среде, а также бурное расширение газов.
При химическом взрыве, помимо газов, могут образовываться высокодисперсные частицы, взвесь которых называется продуктом взрыва. Энергия взрыва иногда измеряется в тротиловый эквивалент – Мера энергии, высвобождаемой при высокоэнергетических событиях, выраженная в количестве тринитротолуола (ТНТ), образующегося при взрыве.
В древнегреческом языке ἐνέργεια (энергия) означает действие, силу, мощь.
Основные виды производительной энергии
Виды энергии, вырабатываемой человеком для своих нужд, включают:
- тепловой;
- химические (топливо, энергия пара или горячей воды)
- электрический;
- механический.
Деятельность любого предприятия связана с поставкой энергии. Наиболее распространенными источниками энергии сегодня являются природное топливо, сжатый воздух, электричество, жидкий или природный газ, горячая вода, возможно, конденсат под давлением. Эти ресурсы используются в качестве охлаждающей жидкости, привода, процессов освещения, вентиляции, контроля климата и т.д.
В зависимости от типа производства выбираются источники энергии. Это делается путем сравнения норм потребления технологического топлива с произведенной энергией, затратами на разработку и внедрение производственного процесса. Экономия достигается за счет частичного производства собственной энергии, для чего разрабатываются новые, современные технологии и средства производства.
Специальные службы занимаются совершенствованием управления энергопотреблением с целью повышения эффективности использования энергии. Работа ведется по следующим направлениям:
Читайте далее:- 1 Понятие электромагнитного поля и его различные проявления. Материальность – Работа в школе.
- Многоликий протон.
- Преобразование одного вида механической энергии в другой. Закон сохранения энергии.
- Кибернетика, что это такое? Происхождение и справочная информация.
- Мощность и эффективность в физике, формулы и примеры.
- Механические колебания и волны; FIZI4KA.
- Как и откуда берутся молнии: типы, физическая природа, причины. Физика атмосферы.