Организмы используют энергию для поддержания своей жизнедеятельности. Растения получают энергию от Солнца, люди и животные – преимущественно из пищи. Однако и неживые предметы обладают энергией, несмотря на то, что, как правило, они неподвижны. Энергия покоя зависит от месторасположения тела. Как это возможно?
Потенциальная энергия, или энергия покоя
Энергия – это способность тела выполнять работу. Механическая работа выполняется под воздействием какой-либо силы. Осенью листья опадают с деревьев под воздействием силы тяжести. Поскольку месторасположение тела (листа) меняется, то выполняется работа. Чтобы выполнить работу (опасть с дерева), лист должен изначально обладать какой-то энергией. Такая энергия называется энергией покоя. Энергия покоя, или потенциальная энергия, представляет собой способность тела выполнять работу благодаря своему месторасположению.
Зачастую тело обладает потенциальной энергией потому, что на него действует сила тяжести. Под воздействием силы тяжести тело может передвинуться ниже, т. е. упасть (например, человек может упасть с велосипеда). Такая способность к падению и есть потенциальная энергия. На земной поверхности тела также обладают потенциальной энергией, но обычно это становится заметным лишь при движении вглубь, например, при падении в яму.
При падении тело выполняет работу, величина которой зависит от расстояния. Чем больший путь преодолевает тело, тем бóльшим количеством энергии должно оно предварительно обладать. Это можно записать при помощи формулы:
Сравним два яблока одинаковой массы (150 г), одно из которых находится на высоте 1 м, а второе – на высоте 2 м. Потенциальная энергия первого яблока
а потенциальная энергия второго яблока в два раза больше и составляет 3 Дж.
Мы видим, что потенциальная энергия зависит от массы. Энергия покоя яблока больше энергии покоя находящегося на той же высоте листа, поскольку масса яблока больше. Потенциальная энергия листа массой 3 г на высоте 1 метра составляет
Так как и получим формулу потенциальной энергии, напоминающую формулу работы:
Чем выше тело находится над поверхностью Земли, тем больше его потенциальная энергия.
- Чем больше масса тела, тем выше его потенциальная энергия.
- Чем выше над поверхностью Земли находится тело, тем меньше его потенциальная энергия.
- Чем меньше сила тяжести, действующая на тело, тем меньше его потенциальная энергия.
- Чем ниже над поверхностью Земли находится тело, тем меньше его потенциальная энергия.
Подумай!
- Чем отличается работа от потенциальной энергии?
- На каком этаже 10-этажного дома потенциальная энергия будет наибольшей?
Кинетическая энергия, или энергия движения
Мы выяснили, что тело обладает энергией покоя, которая зависит от его месторасположения. Но что произойдет, если тело придет в движение? Что будет с энергией упавшего листа или камня?
О падающих листьях можно сказать, что тела движутся. В ходе падения сокращается расстояние до поверхности Земли, следовательно, уменьшается и потенциальная энергия. Согласно одному из признаков энергии, она не исчезает, а лишь преобразуется из одного вида в другой. Потенциальная энергия листьев преобразуется в энергию движения. Энергия движения, или кинетическая энергия, представляет собой способность тела выполнять работу благодаря движению. Когда лист достигает поверхности Земли, наибольшая часть его потенциальной энергии уже преобразовалась в кинетическую.
Величина кинетической энергии зависит от скорости и массы тела.
Кинетическая энергия выражается формулой:
Под воздействием силы тяжести при падении листа выполняется работа, равная по величине его изначальной потенциальной энергии. При соприкосновении листа с поверхностью Земли имеющаяся у него кинетическая энергия преобразуется в тепловую.
Энергия – это способность тела Энергия, которая есть у тела благодаря его месторасположению, называется энергией. Энергию движения также называют энергией. энергия зависит от силы тяжести и . Например, энергия висящего на дереве яблока , чем у лежащего на земле. энергия зависит от и скорости тела. Если скорость тела увеличится в два раза, то его энергия увеличится в раз(а).
Подумай!
- Приведи примеры ситуаций, когда кинетическая энергия преобразуется в потенциальную.
Преобразование энергии
Потенциальную энергию можно преобразовать и в другие виды энергии, например, в электроэнергию. Вода, которая давит на высокую плотину гидроэлектростанции, обладает значительной потенциальной энергией. Когда воду спускают, потенциальная энергия преобразуется в кинетическую. Электрогенераторы, устройства с вращающимися лопастями, преобразуют энергию движения воды в электроэнергию. Кинетическая энергия воды уменьшается, так как она заставляет вращаться лопасти, т. е. преобразуется в электроэнергию. Электроэнергию можно транспортировать посредством проводов или накопить в аккумуляторах.
Подумай!
- Какие преобразования энергии происходят на сланцевых электростанциях Эстонии?
Основные понятия
- Потенциальная энергия, или энергия покоя – способность тела выполнять работу благодаря своему месторасположению.
- Кинетическая энергия, или энергия движения – способность тела выполнять работу благодаря движению.
- При падении тела потенциальная энергия преобразуется в кинетическую.
