Энергия

Энергия — это единая мера различных форм движения материи.

Энергия — одно из характерных свойств мате­рии. На практике механическое движение частич­но или полностью превращается в другие формы движения — тепловое, электромагнитное.

Энергия характеризует движение системы, а также взаимодействие тел или частиц в системе с учетом возможности перехода из одной формы движения в другую.

Энергия — функция состояния системы, а ра­бота — функция процесса перехода системы из од­ного состояния в другое.

Закон сохранения энергии: энергия не возни­кает и не исчезает, она только превращается из одного вида в другой и передается от одного тела к другому в равных, количествах.

Виды энергии:

1. Механическая энергия тела (потенциальная и кинетическая).

2. Внутренняя.

3. Электромагнитная (электрическая + магнитная).

4. Химическая.

5. Световая.

6. Ядерная, или атомная.

Полная энергия тела:

Энергия покоя тела (внутренняя энергия): .

Кинетическая и потенциальная энергия состав­ляют механическую энергию. Она характеризует механическое движение.

Кинетическая энергия — это энергия движуще­гося тела.

Кинетическая энергия в классической меха­нике:

Так как скорость тела является величиной от­носительной, т.е. зависит от выбора системы от­счета, то и кинетическая энергия относительна. Кинетическая энергия всегда положительна.

Кинетическая энергия в релятивистской меха­нике:

Е_к=Е-Е₀=(т-т₀)с².

Потенциальная энергия – это энергия, обу­словленная взаимодействием тел или частиц тела. В механике различают:

1. потенциальную энергию тела, поднятого над Землей, где h — высота над уровнем, на кото­ром потенциальная энергия системы «Земля — тело» принимается за нуль (нулевой уровень потенциальной энергии):

Е_п = mgh;

2. потенциальную энергию упругодеформированного тела: ;

3. потенциальную энергию гравитационного вза­имодействия двух материальных точек с мас­сами т₁ и т₂, находящихся на расстоянии r друг от друга: .

Потенциальная энергия положительна, если она обусловлена силами отталкивания, и отрицательна, если обусловлена силами притяжения.

Закон сохранения механической энергии: пол­ная механическая энергия системы тел, в кото­рой действуют только консервативные силы (потенциальные), есть величина постоянная.

Консервативные силы — это силы тяжести, упругости, кулоновские силы.

Консервативная сила — сила, работа которой при перемещении тела зависит только от началь­ного и конечного положений тела в пространстве. Например, работа силы тяжести: А₁=А₂=А₃

Работа консервативных сил в любом замкнутом контуре равна нулю:

Потенциальное поле – поле консервативных сил.

Кинетическая и потенциальная энергии — функции состояния системы, т. е. могут быть точно определены, если заданы координаты и скорости всех тел системы, а также система отсчета.

Работа равнодействующей силы равна изменению кинетической энергии – теорема о кинетической энергии:

Работа консервативных сил равна изменению потенциальной энергии с противоположным знаком: