Номер 12, страница 98, часть 2 - гдз по физике 7 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Глава V. Работа, мощность, энергия. Параграф 26. Механическая энергия - номер 12, страница 98.

Условие.

12. Каковы единицы энергии в СИ? Почему единицы работы и энергии совпадают?

Решение.

Каковы единицы энергии в СИ?

В Международной системе единиц (СИ) единицей измерения как энергии, так и работы является джоуль, который обозначается как Дж. Один джоуль определяется как работа, совершаемая при перемещении точки приложения силы, равной одному ньютону, на расстояние одного метра в направлении действия силы. Математически это выражается так:

$1 \text{ Дж} = 1 \text{ Н} \cdot \text{м}$

Поскольку сила в 1 ньютон (Н) — это сила, сообщающая телу массой 1 килограмм (кг) ускорение 1 метр в секунду в квадрате ($м/с^2$), то есть $1 \text{ Н} = 1 \text{ кг} \cdot \text{м/с}^2$, джоуль можно выразить через основные единицы СИ:

$1 \text{ Дж} = (1 \frac{\text{кг} \cdot \text{м}}{\text{с}^2}) \cdot \text{м} = 1 \frac{\text{кг} \cdot \text{м}^2}{\text{с}^2}$

Ответ: Единицей энергии в СИ является джоуль (Дж).

Почему единицы работы и энергии совпадают?

Единицы работы и энергии совпадают, потому что эти физические величины неразрывно связаны по своему определению и физическому смыслу. Энергия — это скалярная физическая величина, являющаяся единой мерой различных форм движения и взаимодействия материи, мерой перехода движения материи из одних форм в другие. Проще говоря, энергия — это способность тела или системы совершать работу.

Работа, в свою очередь, является количественной характеристикой процесса обмена энергией между телами. Когда над системой совершается работа, её энергия изменяется. Величина совершенной работы в точности равна величине изменения энергии системы. Это утверждение является фундаментальным законом сохранения энергии. Например, теорема о кинетической энергии устанавливает, что работа, совершаемая равнодействующей всех сил, приложенных к телу, равна изменению кинетической энергии этого тела:

$A = \Delta E_к$

Таким образом, если работа — это мера переданной или преобразованной энергии, то логично, что они измеряются в одних и тех же единицах. Совершение работы в 1 джоуль означает, что энергия системы изменилась на 1 джоуль.

Ответ: Единицы работы и энергии совпадают, потому что работа является мерой изменения (или передачи) энергии. Совершение работы над телом или системой изменяет их энергию на величину, равную совершенной работе.