Як у фізиці знайти енергію


 

Енергія — фізичне поняття, що супроводжує будь-який рух чи діяльність. Цей параметр в умовно замкненій системі є незмінною величиною незалежно від відбуваються в ній взаємодій між тілами.


Інструкція

  1. Будь-який рух чи безпосередню взаємодію фізичних тіл супроводжується виділенням, поглинанням або передачею механічної енергії. Елементи (тіла) механічної системи можуть або знаходитися в русі, або в стані спокою. У першому випадку говорять про кінетичної енергії, у другому — про потенційну. У сумі ці величини складають повну механічну енергію системи:
    Σ E = Eкін + Епот.
      
  2. Кінетична енергія являє собою роботу сили, додаток якої додає прискорення точці від нульової до кінцевої швидкості, знайти її можна за формулою полупроізведенія маси на квадрат швидкості:
    Eкін = 1/2 • m • v ².
      
  3. Якщо кінетична складова механічної енергії залежить від швидкості, то потенційна — від взаємного розташування тіл в системі. Тобто для того щоб виникла ця енергія, в системі повинно бути як мінімум два елементи. Має сенс не те, чому дорівнює ця величина, а як вона змінюється. Тіла, що знаходяться в полі тяжіння Землі, мають потенційну енергією:
    Eпот = m • g • h, де g — прискорення вільного падіння, h — висота положення центру мас тіла.
      
  4. Сума Σ E завжди є постійною величиною. Цей закон дотримується у всіх механічних системах незалежно від її масштабів, і полягає він у збереженні енергії.
      
  5. Потенційна енергія залежить не тільки від сили тяжіння, вона також супроводжує пружну деформацію фізичного тіла, наприклад, стиснення / розтягування пружини. При цьому вважається вона по-іншому, виходячи з жорсткості пружини k та її подовження x:
    Eкін = k • x ² / 2.
      
  6. Електромагнітну енергію іноді поділяють на електричну і магнітну, хоча в більшості випадків вони тісно взаємопов’язані. Насправді під цим терміном мають на увазі щільність енергії електромагнітного поля, а загальну енергію цього поля знаходять шляхом підсумовування електричної і магнітної:
    Eем = E • D / 2 + H • B / 2, де E і H — напруженості, а D і B — індукції електричного і магнітного полів відповідно.
      
  7. Формула гравітаційної енергії є наслідком закону тяжіння Ньютона, згідно з яким на два тіла, що знаходяться в полі Землі, діє гравітаційна сила взаємодії. При розрахунку енергії системи таких тіл або елементарних частинок використовуються гравітаційна стала G, відстань між центрами мас R і, власне, маси двох тіл m1 і m2:
    Eграв =-G • (m1 • m2) / R.