Номер 3, страница 155 - гдз по физике 10 класс учебник часть 1 Генденштейн, Дик

Механика. Глава 3. Законы сохранения в механике. Параграф 19. Энергия. Закон сохранения механической энергии - номер 3, страница 155.

Условие.

3. Расскажите о механической энергии. Какова единица энергии?

Решение.

Расскажите о механической энергии.

Механическая энергия — это скалярная физическая величина, которая характеризует способность тела или системы тел совершать механическую работу. Она определяется движением тела и его положением относительно других тел, с которыми оно взаимодействует.

Полная механическая энергия ($\text{E}$) системы является суммой её кинетической ($E_к$) и потенциальной ($E_п$) энергий:
$E = E_к + E_п$

Кинетическая энергия ($E_к$) — это энергия, которой обладает тело вследствие своего движения. Она прямо пропорциональна массе тела ($\text{m}$) и квадрату его скорости ($\text{v}$). Формула для расчета кинетической энергии:
$E_к = \frac{mv^2}{2}$
Например, движущийся автомобиль, летящий мяч или вращающаяся турбина обладают кинетической энергией.

Потенциальная энергия ($E_п$) — это энергия, обусловленная взаимным расположением взаимодействующих тел или частей одного и того же тела. Это "запасенная" энергия, готовая перейти в работу или кинетическую энергию. В механике чаще всего рассматривают два вида потенциальной энергии:
- Гравитационная потенциальная энергия. Ею обладает тело, находящееся в поле тяготения (например, поднятое над поверхностью Земли). Она зависит от массы тела ($\text{m}$), высоты ($\text{h}$) над условным нулевым уровнем и ускорения свободного падения ($\text{g}$): $E_п = mgh$. Примером служит вода в водохранилище плотины.
- Потенциальная энергия упругой деформации. Эту энергию запасает упруго деформированное тело (например, сжатая или растянутая пружина). Она зависит от жесткости тела ($\text{k}$) и величины его деформации ($\text{x}$): $E_п = \frac{kx^2}{2}$. Примером является натянутая тетива лука.

Для замкнутых систем, в которых действуют только консервативные силы (силы тяготения, упругости), справедлив закон сохранения механической энергии: полная механическая энергия системы остается неизменной. Происходит лишь превращение одного вида механической энергии в другой (например, при падении камня его потенциальная энергия превращается в кинетическую), но их сумма постоянна.

Ответ: Механическая энергия — это сумма кинетической (энергии движения) и потенциальной (энергии положения и взаимодействия) энергий тела или системы тел. Она является мерой способности системы совершать механическую работу.

Какова единица энергии?

Единицей измерения всех видов энергии, а также работы, в Международной системе единиц (СИ) является Джоуль.

Обозначение: Дж (международное: J).

Один джоуль равен работе, которую совершает сила в один ньютон при перемещении точки приложения этой силы на один метр в направлении действия силы. Через основные единицы СИ джоуль выражается следующим образом:
$1 \text{ Дж} = 1 \text{ Н} \cdot \text{м} = 1 \frac{\text{кг} \cdot \text{м}^2}{\text{с}^2}$

Ответ: Единицей измерения энергии в СИ является Джоуль (Дж).