Энергия. Кинетическая энергия материальной точки и тела, движущегося поступательно. Связь между изменением кинетической энергии и работой, действующих на тело сил.



Эне́ргия — скалярная физическая величина, являющаяся единой мерой различных форм движения материи и мерой перехода движения материи из одних форм в другие. Введение понятия энергии удобно тем, что в случае, если физическая система является замкнутой, то её энергия сохраняется во времени. Это утверждение носит название закона сохранения энергии. Понятие введено Готфридом Вильгельмом Лейбницем, но сам термин появился позже.

Энергия

,

Размерность L2MT − 2

Единицы измерения

СИ Дж
СГС эрг

Энергия и масса

Согласно специальной теории относительности между массой и энергией существует связь, выражаемая знаменитой формулой Эйнштейна

где E — энергия системы, m — её масса, c — скорость света. Несмотря на то, что исторически предпринимались попытки трактовать это выражение как полную эквивалентность понятия энергии и массы, что, в частности, привело к появлению такого понятия как релятивистская масса, в современной физике принято сужать смысл этого уравнения, понимая под массой массу тела в состоянии покоя (так называемая масса покоя), а под энергией только внутреннюю энергию, заключённую в системе.

Энергия E имеет размерность, равную:

§ Силе умноженной на длину (E ~ F·l);

§ Давлению умноженному на объём (E ~ P·V);

§ Импульсу умноженному на скорость (E ~ p·v);

§ Массе умноженной на квадрат скорости(E ~ m·v²);

§ Заряду умноженному на напряжение(E ~ Q·U);

§ Мощности умноженной на время.(E ~ N·t)

Виды энергии

Виды энергии:

Механическая
Электрическая
Электромагнитная
Химическая
Ядерная
‹♦› Тепловая
Вакуума

Гипотетические:

  Тёмная

Механика различает потенциальную энергию (или, в более общем случае, энергия взаимодействия тел или их частей между собой или с внешними полями) икинетическую энергию (энергия движения). Их сумма называется полной энергией.

Энергией обладают все виды полей. По этому признаку различают: электромагнитную (разделяемую иногда на электрическую и магнитную энергии),гравитационную и ядерную энергии (также может быть разделена на энергию слабого и сильного взаимодействий).

Термодинамика рассматривает внутреннюю энергию и иные термодинамические потенциалы.

В химии рассматриваются такие величины как энергия связи и энтальпия, имеющие размерность энергии, отнесённой к количеству вещества. См. также:химический потенциал.

Энергия взрыва иногда измеряется в тротиловом эквиваленте.

Кинетическая энергия, энергия механической системы, зависящая от скоростей движения её точек. Кинетическая энергия Т материальной точки измеряется половиной произведения массы m этой точки на квадрат её скорости u, т. е. Т = 1/2 mu2. Кинетическая энергия механической системы равна арифметической сумме Кинетическая энергия всех её точек: Т = S1/2 mku2k. Выражение Кинетическая энергия системы можно ещё представить в виде Т = 1/2 Muc2 + Tc, где М — масса всей системы, uc — скорость центра масс, TcКинетическая энергия системы в её движении вокруг центра масс. Кинетическая энергия твёрдого тела, движущегося поступательно, вычисляется так же, как Кинетическая энергия точки, имеющей массу, равную массе всего тела. Формулы для вычисления Кинетическая энергия тела, вращающегося вокруг неподвижной оси, см. в ст. Вращательное движение.

Изменение Кинетическая энергия системы при её перемещении из положения (конфигурации) 1 в положение 2 происходит под действием приложенных к системе внешних и внутренних сил и равно сумме работ и этих сил на данном перемещении: . Это равенство выражает теорему об изменении Кинетическая энергия, с помощью которой решаются многие задачи динамики.

При скоростях, близких к скорости света, Кинетическая энергия материальной точки

,

где m0 — масса покоящейся точки, с — скорость света в вакууме (m0с2 — энергия покоящейся точки). При малых скоростях (u<< c) последнее соотношение переходит в обычную формулу 1/2 mu2.

Работа всех сил, действующих на частицу, идёт на приращение кинетической энергии частицы:

 


Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 448; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ