Фізика. 7 клас. Максимович
§ 37. Перетворення одного виду механічної енергії на інший. Закон збереження механічної енергії
«Енергія дається людині на якийсь час, і колись її потрібно повернути».
Цитата з фільму «Аватар»
Дізнаймося про...
- повну механічну енергію;
- перетворення одного виду механічної енергії на інший;
- закон збереження механічної енергії.
1. Повна механічна енергія
Яку енергію мають птахи під час перельоту, спортсмен — під час стрибка, літак — під час польоту, білка — під час стрибка з одного дерева на інше, лижник — на рухомому підйомнику, потоки річкової води, що спадають з високого стрімкого урвища? Кінетичну чи потенціальну? У всіх цих випадках тіла мають одночасно обидва види механічної енергії.
Суму кінетичної та потенціальної енергій тіла називають повною механічною енергією:
Е = Ек + Еп.
Один вид механічної енергії може перетворюватися на інший. Так, під час падіння горіха з дерева відбувається перетворення його потенціальної енергії на кінетичну. Внаслідок цього потенціальна енергія зменшується, а кінетична збільшується, причому повна механічна енергія не змінюється. Під час закидання баскетбольного м’яча у кошик його кінетична енергія перетворюється на потенціальну, причому кінетична енергія зменшується, потенціальна збільшується, а повна залишається незмінною. А якщо баскетболіст вдарить м’ячем об землю, то м’яч деформується, набуде потенціальної енергії, а в процесі розпрямляння його потенціальна енергія буде зменшуватися і перетворюватися на кінетичну. І знову повна механічна енергія не змінюється.
2. Закон збереження повної механічної енергії
У розглянутих вище прикладах діяли сила тяжіння та сила пружності. Силу тертя ми не брали до уваги. У такому разі підтверджується закон збереження повної механічної енергії.
Закон збереження повної механічної енергії: у системі тіл, які взаємодіють одне з одним тільки силами пружності та силами тяжіння, повна механічна енергія не змінюється.
Крім механічної енергії, є ще й інші види енергії, з якими ми ознайомимося у старших класах. Тому для усіх природних явищ справедливий закон збереження енергії: енергія не виникає з нічого і не зникає безслідно, вона лише перетворюється з одного виду на інший або передається від одного тіла до іншого.
Поміркуйте і дайте відповідь
Які перетворення енергії відбуваються, коли вітер піднімає листя вгору; під час падіння води з греблі; під час сходження лавини з гори?
3. Приклад розв’язування задачі
Задача. Зелений коник-стрибунець масою 3 г відштовхується від землі вертикально вгору, маючу кінетичну енергію 15 мДж. На яку висоту він може підстрибнути?
Запам’ятайте
Суму кінетичної та потенціальної енергій тіла називають повною механічною енергією: Е = Ек + Еп.
Закон збереження повної механічної енергії: у системі тіл, які взаємодіють одне з одним тільки силами пружності та силами тяжіння, повна механічна енергія не змінюється.
Закон збереження енергії: енергія не виникає з нічого і не зникає безслідно, вона лише перетворюється з одного виду на інший або передається від одного тіла до іншого.
Перевірте себе
1. На малюнку зображено яблуко, що падає з дерева, у чотирьох положеннях. У якому положенні яблуко має найбільшу кінетичну енергію? Найбільшу потенціальну енергію? Найбільшу швидкість? У яких положеннях сили, що діють на яблуко, зрівноважують одна одну?
2. М’яч підкинули вертикально вгору. Визначте потенціальну енергію, яку він матиме у верхній точці траєкторії, якщо в момент кидання його кінетична енергія дорівнювала 20 Дж?
3. Камінь масою 6 кг падає з висоти 2 м. Визначте кінетичну енергію, яку має камінь в момент падіння на землю.
Словник фізичних термінів (для пошуку інформації в англомовних джерелах)
|
Енергія |
Energy |
|
Потенціальна енергія |
Potential energy |
|
Кінетична енергія |
Kinetic energy |
|
Повна механічна енергія |
Total mechanical energy |
|
Закон збереження (енергії) |
The law of conservation (of energy) |
