Кинетическая и потенциальная энергия — формулы
Энергия — это способность тела совершить работу. У движущегося тела есть энергия, потому что оно может, например, врезаться во что-то и сдвинуть это. У поднятого тела тоже есть энергия — стоит его отпустить, и оно упадёт и тоже сможет что-то сдвинуть. Это два разных вида механической энергии — кинетическая и потенциальная.
Кинетическая энергия — энергия движения
ФОРМУЛА КИНЕТИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
Eк = m·v² / 2
где m — масса тела, v — его скорость. Кинетическая энергия есть у любого движущегося тела и зависит от скорости в квадрате — при удвоении скорости энергия увеличивается в 4 раза!
Потенциальная энергия — энергия положения
ФОРМУЛА ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ЭНЕРГИИ
Eп = m·g·h
где m — масса, g — ускорение свободного падения, h — высота над выбранным уровнем отсчёта. Формула верна вблизи поверхности Земли, где g можно считать постоянным.
Потенциальная энергия — это «запасённая» энергия, которая может превратиться в кинетическую, если телу дать упасть.
Практические примеры
Пример 1: Молот копра
Тяжёлый груз поднимают на высоту (запасают потенциальную энергию), затем отпускают — она переходит в кинетическую, и груз с силой вбивает сваю в землю.
Пример 2: Автомобиль на скорости
Кинетическая энергия автомобиля растёт пропорционально квадрату скорости — именно поэтому при столкновении на скорости 120 км/ч последствия в 4 раза серьёзнее, чем на 60 км/ч, а не в 2 раза, как можно было бы подумать.
Решение задач
Задача 1. Кинетическая энергия автомобиля
Условие: автомобиль массой 1200 кг движется со скоростью 20 м/с. Найди его кинетическую энергию.
Решение:
Eк = m·v²÷2 = 1200 · 20² ÷ 2 = 1200 · 400 ÷ 2 = 240 000 Дж
Ответ: кинетическая энергия равна 240 000 Дж, или 240 кДж.
Задача 2. Потенциальная энергия на высоте
Условие: камень массой 2 кг лежит на краю обрыва высотой 15 м. Найди его потенциальную энергию относительно земли внизу (g = 9,8 м/с²).
Решение:
Eп = m·g·h = 2 · 9,8 · 15 = 294 Дж
Ответ: потенциальная энергия равна 294 Дж.
Краткий итог
ГЛАВНОЕ
Кинетическая энергия Eк=mv²/2 — энергия движения, растёт с квадратом скорости. Потенциальная энергия Eп=mgh — энергия положения относительно выбранного уровня. Вместе они составляют механическую энергию тела.
Вопросы и ответы
Оцените урок:
