|
Энергия тела обусловлена не только движением, но и его положением в пространстве и формой.
Такую энергию называют потенциальной энергией (ПЭ).
Потенциальной энергией обладает, например, заведенная пружина часов (энергия упругой деформации (ЭУД)). При своем раскручивании она совершает работу и передвигает стрелки часов. Сама пружина приобрела потенциальную энергию благодаря тому, что над ней совершил работу человек, заводивший ее.
Возможно, самым привычным примером потенциальной энергии является гравитационная потенциальная энергия. Массивное тело, поднятое высоко вверх, имеет потенциальную энергию благодаря своему положению. Оно обладает способностью совершать работу, поскольку, если его освободить, оно упадет на землю и сможет совершить работу (например, забить в землю торчащий стержень). Но сначала человек должен совершить работу, равную Wg = Gh = mgh.
Если затем позволить телу свободно падать под действием силы тяжести и при падении загнать в землю стержень, то это означает, что тело совершит над стержнем работу Wa = mgh. Таким образом, поднятое на высоту hтело массой т обладает способностью производить работу, равную Wg = mgh.
Можно с уверенностью утверждать, что потенциальная энергия всегда связана с той или иной силой, действующей со стороны одного тела на другое (например, Земля действует силой тяжести на падающий предмет, сжатая пружина на предмет). Следовательно, потенциальная энергия – это энергия взаимодействия двух или большего числа тел.
Рассмотрим движение маятника. Если один раз сообщить маятнику потенциальную энергию (отвести подвешенный груз в сторону), то он будет колебаться под действием силы тяжести довольно долго. Однако мы знаем, какую не сообщали маятнику потенциальную энергию, через определенное время он остановится. Причиной остановки является трение в подвесе маятника. Внимательно наблюдая за движением маятника, мы заметим, что по мере замедления его движения подвес нагревается. От подвеса нагревается окружающая среда. При этом его начальная кинетическая энергия (энергия движения маятника) переходит во внутреннюю энергию, вследствие чего нагревается подвес маятника.
Получается, что энергия не уничтожается, она преобразуется лишь из одного вида в другой.
То есть тепло, производимое в процессе трения, может рассматриваться как внутренняя (тепловая) энергия.
Если кинетическая и потенциальная энергии могут передаваться от одной системы к другой путем совершения работы, то их преобразование во внутреннюю энергию и наоборот может осуществляться посредством, как работы, так и теплоты. Получается, что работа и теплота – это два способа передачи энергии.
|
.png)