Номер 3, страница 126 - гдз по физике 7 класс учебник Пурышева, Важеевская

3. Назовите единицу энергии. Объясните, почему единица энергии и единица работы одна и та же.

3. Единицей измерения энергии, как и работы, в Международной системе единиц (СИ) является джоуль. Обозначение: Дж (международное: J).

Единица энергии и единица работы одна и та же, потому что эти два понятия неразрывно связаны. Их общая единица измерения отражает фундаментальную физическую связь между ними.

1. Определение работы. Механическая работа ($A$) — это скалярная физическая величина, характеризующая процесс перемещения тела под действием силы. Работа, совершаемая постоянной силой, вычисляется по формуле:

$A = F \cdot s \cdot \cos\alpha$

где $F$ — это приложенная сила, $s$ — перемещение тела, а $\alpha$ — угол между направлением силы и направлением перемещения. Единица работы в СИ получается из этой формулы: сила измеряется в ньютонах (Н), перемещение — в метрах (м). Следовательно, единица работы — это $Н \cdot м$. Эту единицу назвали джоулем (Дж).

$1 \, Дж = 1 \, Н \cdot м$

2. Определение энергии. Энергия ($E$) — это физическая величина, которая характеризует способность тела или системы совершать работу. Существуют различные виды энергии: кинетическая (энергия движения), потенциальная (энергия взаимодействия), тепловая, химическая, ядерная и т.д.

3. Связь между работой и энергией. Ключевой момент, объясняющий единство их единиц измерения, — это то, что работа является мерой изменения энергии.

Это наглядно демонстрирует теорема о кинетической энергии, которая гласит, что работа, совершённая равнодействующей всех сил, приложенных к телу, равна изменению кинетической энергии этого тела:

$A_{общ} = \Delta E_k = E_{k2} - E_{k1}$

Аналогично, работа, совершённая против консервативной силы (например, силы тяжести), равна изменению потенциальной энергии:

$A = \Delta E_p$

Таким образом, когда над системой совершается работа, её энергия изменяется на величину, равную этой работе. И наоборот, когда система совершает работу, её энергия уменьшается. Работа — это, по сути, процесс передачи или преобразования энергии из одного вида в другой. Поскольку работа количественно равна энергии, которая была передана или преобразована, логично и удобно измерять их в одних и тех же единицах.

Ответ: Единицей энергии в СИ является джоуль (Дж). Единица энергии и единица работы совпадают, потому что работа является мерой изменения или передачи энергии. Совершение работы над телом приводит к изменению его энергии на величину, равную совершённой работе, что физически связывает эти два понятия, делая их измеряемыми в одинаковых единицах.