Энергия

Рассмотрим теперь несколько ситуаций, которые помогут нам ввести понятие «энергия».

Ситуация первая – грузчики поднимают кирпичи на второй этаж. Посмотрите на рисунок. Один из них может носить по десятку кирпичей, а другой – только по два кирпича. На бытовом языке говорят, что у толстячка больше энергии, так как он способен выполнить больше работы.

Ситуация вторая. Первобытный человек совершает механическую работу над камнем – поднимает его. В качестве рассматриваемого тела выберем камень. То есть теперь работу совершает не само тело, а кто-то над телом. В результате этого энергия тела увеличивается. Теперь камень может, например, упасть и разбить орех, то есть совершить работу, на выполнение которой прежней энергии камня было недостаточно.

Слово «энергия» мы часто используем в жизни. Под этим словом мы понимаем способность (возможность) совершать какую-то работу. При этом мы должны различать работу в бытовом понимании и работу в физическом понимании – механическую работу. Так, представим себе человека, пытающегося отодвинуть стену. Человек изо всех сил упирается в эту стену, вспотел, устал, изнемог, но стена не сдвинулась ни на миллиметр. В бытовом понимании человек затратил очень много энергии, очень сильно «поработал». Но с точки зрения физики никакая механическая работа не произведена, поскольку сила действовала, а перемещения не было. По формуле A = F•l механическая работа равна нулю.

Когда речь идет о машинах и механизмах, принято говорить, что для их работы постоянно требуется энергия. Так, для работы электродвигателей нужна электрическая энергия. Двигатели автомобилей работают, используя энергию, выделяющуюся при сгорании топлива. При работе гидроэлектростанций используется энергия падающей воды. На картинке, которой открывается данная тема, проиллюстрировано использование этой энергии для приведения в действие мельницы.

Под термином «энергия» в физике мы понимаем способность тела (или нескольких тел) совершать механическую работу.

Можно ли говорить о величине энергии, которую приобретает поднятый камень? Да, потому что при подъеме камня массой m_к на высоту h совершается работа.

Можно сказать, что при подъеме на высоту h камень «запас» энергию. Эта энергия расходуется на приобретение кинетической энергии и на совершение работы по раскалыванию ореха на рисунке, где первобытный человек разбивает орех камнем.

Итак, энергия – физическая величина, характеризующая способность тел совершать работу. Поэтому, как и работа, энергия измеряется джоулями. Чем больше работы может совершить тело, тем больше его энергия. И наоборот.

При совершении механической работы энергия тел обязательно изменяется: у одних тел она уменьшается, у других – увеличивается. Например, при раскалывании ореха энергия камня уменьшается, а энергия ореха (точнее, его осколков) увеличивается. Это подтверждается тем, что они, приобретая большую скорость, разлетаются далеко от того места, где лежал орех.