Конспект по физике для 7 класса «Потенциальная и кинетическая энергия».
Конспекты по физике Учебник физики Тесты по физике
Потенциальная и кинетическая энергия
В разделе физики «Механика» различают два вида энергии, которой может обладать тело. Энергию, которая определяется взаимным положением взаимодействующих тел или взаимным расположением частей одного и того же тела, называют потенциальной энергией. А энергию, которой обладает тело вследствие своего движения, называют кинетической.
ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ ПОДНЯТОГО НАД ЗЕМЛЕЙ ТЕЛА
Вычислим потенциальную энергию Еп тела массой m, поднятого над поверхностью Земли на высоту h. Будем считать потенциальную энергию тела, лежащего на поверхности Земли, равной нулю (так как без приложения какой–либо силы к этому телу оно не может совершить механическую работу). Тогда потенциальная энергия тела, поднятого на некоторую высоту, будет определяться работой, которую совершит сила тяжести при падении тела на поверхность Земли: Еп = А.
Работа, как известно, равна А = Fтяжh, а сила тяжести = mg. Тогда Еп = mgh, где g — ускорение свободного падения, m — масса тела, h — высота, на которую поднято тело.
ОТ ЧЕГО ЗАВИСИТ КИНЕТИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ
Обратимся ещё раз к примеру использования тарана. Очевидно, что, чем толще и крепче стона, которую необходимо разрушить, тем большую механическую работу нужно совершить. При одной и той же скорости движения чем больше масса тарана, тем большей разрушительной силой он обладает. Следовательно, кинетическая энергия тела зависит от его массы.
С другой стороны, чем быстрее таран движется, тем сильнее разрушения, которые он производит. Однако при появлении тяжёлых орудий на замену тарану пришли пушки. Почему? Всё дело в скорости, с которой движется пушечное ядро или снаряд. Невзирая на то, что их масса уступает массе тарана, разрушения, производимые ими, намного сильнее. Значит, чем больше скорость движущегося тела, тем больше его кинетическая энергия.
Интуитивно понятно, что в данном случае зависимость кинетической энергии от скорости сильнее, чем зависимость от массы. Таким образом, чем больше масса тела и скорость, с которой оно движется, тем больше его кинетическая энергия.
ТОРМОЗНОЙ ПУТЬ АВТОМОБИЛЯ
Умение определять кинетическую энергию тела помогает в решении огромного количества практических задач.
Пусть машина массой m, движущаяся со скоростью ʋ, начинает тормозить, чтобы остановиться. Путь s, который пройдёт машина с момента начала торможения до полной остановки, называют тормозным путём. На этом пути сила трения совершает отрицательную работу: А = –Fтр s, так как направление действия силы трения и движения противоположны.
Кинетическая энергия машины изменяется от максимального значения Ек = mʋ2/2 до 0. Изменение кинетической энергии также отрицательно и равно, как показывает опыт, совершённой работе, т. е.
Тормозной путь автомобиля пропорционален массе автомобили и квадрату скорости, с которой автомобиль двигался до начала торможения. Таким образом, чем тяжелее автомобиль, тем длиннее будет его тормозной путь, если предположить, что до начала торможения движение происходило с одинаковой скоростью.
С другой стороны, чем выше скорость движения автомобиля, тем длиннее будет его тормозной путь. Причем, если скорость автомобиля вырастет в 2 раза, тормозной путь в случае экстренного торможения увеличится в 4 раза.
Кинетическая энергия тел с древности использовалась людьми не только для технических нужд, но и в военном деле. Стрела, выпущенная из лука, обладает достаточной кинетической энергией. Именно поэтому она способна пробить даже металлические латы воина. Использование кинетической энергии объясняет принцип действия древних ударных машин, баллист и катапульт.
Катапульты представляли собой лук очень больших размеров и использовались для разрушения укреплений и кораблей. Выпущенное машиной окованное бревно пробивало четыре ряда частокола по отлогой траектории. Натяжение тетевы производилось несколькими воинами и занимало от 15 мин до 1 ч.
Баллисты посылали снаряд, который летел на расстояние до 400 м. Начальная скорость полета снаряда была около 45 м/с. В качестве снарядов применялись камни, горшки и бочки с горючей смесью. При запуске снаряд летел круто вверх и, попав в корабль, пробивал палубу и днище.
ПОЛНАЯ МЕХАНИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ ТЕЛА
Часто тело обладает одновременно как кинетической, так и потенциальной энергией. Сумму кинетической и потенциальной энергий тела обычно называют полной механической энергией тела.
Так, например, летящий самолёт обладает как потенциальной, так и кинетической энергией: Е = Еп + Ек.
Видеоуроки по теме «Потенциальная и кинетическая энергии»
Вы смотрели Конспект по физике для 7 класса «Потенциальная и кинетическая энергия»: .
Вернуться к Списку конспектов по физике (В оглавление).
Пройти онлайн-тест «»