Закон сохранения энергии

Энергия – это способность тела совершать работу.

Закон сохранения механической энергии формулируется так: сумма потенциальной и кинетической энергии в системе тел остаётся постоянной, если между телами действуют только силы тяготения и упругости (но не силы трения).

Потенциальная энергия – это энергия, связанная с расположением тела, например, кирпич на высоте 5 метров имеет меньше потенциальной энергии, чем кирпич на высоте 10 метров.

Потенциальная энергия от силы тяготения Земли рассчитывается по формуле E=mgh, где h – это высота, на которой находится тело относительно некоторого базового уровня (который можно выбрать произвольно).

Кинетическая энергия – это энергия, связанная с движением тела. Например, кирпич, летящий со скоростью 10 м/с несёт меньше кинетической энергии, чем кирпич, летящий со скоростью 20 м/с. Формула для расчёта: E=mv²/2

Суть закона сохранения энергии в том, что в замкнутой системе без трения кинетическая и потенциальная энергии могут переходить друг в друга, но не могут ни появляться, ни исчезать.

Демонстрация этого принципа. Мы берём маятник с гирей на конце и отклоняем его так, чтобы он чуть-чуть не доходил до стакана с водой:

Отпускаем маятник. Маятник разгоняется и проскакивает нижнюю точку. Его потенциальная энергия от высоты перешла в кинетическую от скорости:

Затем он поднимается к верхней точке – кинетическая энергия снова переходит в потенциальную:

Затем возвращается обратно и останавливается, чуть-чуть не доходя до стакана с водой. Снова вся энергия перешла в потенциальную, и её не стало больше, чем раньше:

Закон сохранения энергии в математической форме записывается примерно так:

сумма всех(mv²/2 + mgh) в момент времени 1 = сумма всех(mv²/2 + mgh) в момент времени 2