#физика | Загадочная энергия. Работа

7 Июля 2014 в 18:30, Олег Довбня 12 113 просмотра 8

Вселенная в искусстве

Энергия заставляет вещи менять свое положение в пространстве и меняться самим. Процесс, в ходе которого меняются вещи, называется работой. Работа напрямую связана с другим физическим параметром — силой, определяющей способность перемещать объекты. В ходе этого процесса применяется энергия. Энергия — это способность выполнять работу.

Вселенная в искусстве

Вселенная немыслима без энергии, и каждому следует знать о том, что это такое и какой она бывает. В этом, безусловно, помогает научная и научно-популярная литература, в которой сложные вещи подаются в доступной каждому, вне зависимости от возраста, форме. Среди этих книг следует особо выделить англоязычный популяризаторский труд Дженис Ванклив (Janice VanCleave) «Energy for Every Kid» («Об энергии — каждому ребенку»). В этой своей книге она обстоятельно рассказала юным и не очень читателям об особенностях различных типов энергии. Англоязычный веб-сайт «Energy and kids» собрал на своих страницах все самое интересное и важное, что следует каждому знать об энергии. На его страницах рассмотрены принципы энергии, поведана история научной мысли в области энергетики, размещены биографии ученых, трудившихся в этой области знаний. Кроме того, сайт рассматривает принципы энергосбережения. На нем составлена подборка экспериментов, выполняемых школьниками под руководством учителя. Немало интересного там сказано также и о способах применения энергии человеческой цивилизацией. Представлена и подборка фактов об энергии. На англоязычном познавательном веб-сайте для детей Penguin в числе прочих образовательных материалов располагается «Energy Guide for kids». Эта интереснейшая подборка отвечает на ряд вопросов об энергии, которые могут возникнуть у каждого любознательного человека.

Тема энергии является одной из самых интересных и занимательных. И сегодня нам предстоит рассмотреть взаимосвязь между энергией и работой.

Ведерко с песком

Ведерко для песка

Объем работы вычисляется как произведение силы и движения:

работа = сила х движение

В метрической системе единицей измерения силы является ньютон, а движение измеряется в метрах. В традиционной английской системе сила измеряется в фунтах, а движение — в футах. Почему США не перешли на метрическую систему? Этот вопрос был подробно рассмотрен.

Работа 1 ньютон х 1 метр в метрической системе составляет 1 джоуль и равен примерно 0,74 фута х фунт, если обращаться к традиционной английской системе. Джоуль является единицей измерения работы.

Энергия и работа тесно взаимосвязаны. Определенный объем энергии способен выполнить определенный объем работы. Работа, выполняемая для подъема некоего объекта эквивалентна энергии, передаваемой данному объекту. Если вы хотите поднять объект, вы должны применить к нему силу, эквивалентную весу объекта. К примеру, чтобы поднять небольшое ведро с песком массой ~5,5 килограмм, вес которого соответственно составляет 55 ньютонов, на стол высотой 90 сантиметров, вам придется применить силу, эквивалентную весу. Кстати, вес измеряется не в килограммах, а в ньютонах. В килограммах измеряется масса, которую частенько называют «весом». Это взаимосвязанные, но несколько различные понятия.

Экскаватор

Итак, чтобы поднять это ведро, потребуется выполнить работу в 49,5 джоулей. Произведем простые вычисления, не прибегая к буквенным обозначениям единиц измерения, чтобы не усложнять повествование.

Работа = 55 ньютонов х 0,9 метра = 49,5 ньютон-метров = 49,5 джоулей.

Работа по поднятию рассматриваемого ведра составляет 49,5 джоулей кинетической энергии, то есть энергии перемещения объектов. Энергия уже поднятого объекта на поверхности стола называется потенциальной энергией, то есть сохраняемой энергией объекта в соответствии с его положением или условиями. Таким образом, ведро на столе обладает на 49,5 джоулей энергии больше, чем на полу.

Почему так происходит? Дело в том, что перемещая ведро с пола на стол, вам приходится преодолевать силу земного притяжения. Вес является показателем действия силы гравитации на объект. Если поставить ведро на коврик и перемещать коврик по полу, вам придется преодолевать силу трения между ковриком и полом.

Трение является силой, противодействующей перемещению объектов, поверхности которых контактируют друг с другом. Сила трения между двумя поверхностями зависит от силы, соединяющей объекты и шероховатости поверхностей.

Поскольку пол горизонтальный, вес ведра эквивалентен силе, соединяющей коврик и пол вместе. Если коврик и пол скользкие, то сила трения слабее веса ведра. Как и в предыдущем примере, работа, проделанная при перетаскивании коврика эквивалентна энергии, переданной ведру. Но поскольку ведро не было поднято, то эта энергия будет не потенциальной, а кинетической. Поэтому перемещать предметы по скользкой поверхности, протягивая их на скользком коврике, легче, чем поднимать их и нести на то же расстояние.

Переноска ведер с водой

Теперь понятно, почему чем выше приходится поднимать объект, тем тяжелее. Ведь приходится выполнять больший объем работы, затрачивая при этом больше энергии.

Сила гравитации уже и сегодня постепенно начинает использоваться в качестве источника энергии. Как вы думаете, есть ли перспективы у гравитационной энергии? Ведь она практически неисчерпаема!

#физика | Загадочная энергия. Работа

Приложение
Hi-News.ru

Новости высоких технологий в приложении для iOS и Android.

8 комментариев

  1. Earl

    Гидроэлектростанции давно уже используются.

  2. beokill

    Чет как то бредово описанно, без обид.
    Если судить по данному примеру, то ведро которое находится на коврике - обладает меньшей кинетической и легче тащить ковер по полу, нежели, когда оно стоит на столе высотой в метр. По факту если на ковре с креплением по краю(для центровки) стоит стол и ведро, тащить его так же сложно/просто, как и когда ведро стоит на столе, а стол на ковре.

    • vassa

      Чет как то бредово описанно, без обид.
      -----
      "Поэтому перемещать предметы по скользкой поверхности, протягивая их на скользком коврике, легче, чем поднимать их и нести на то же расстояние."
      =====
      Понятно что поднять ведро на метр сложнее чем протащить на тот же метр на коврике по скользкому полу, но вот когда переносишь его на тот же метр в вытянутой руке, какую работу совершаешь? Большую или меньшую?
      Поскольку ведро не перемещается по высоте, то произведение силы на расстояние (работа) равно 0. В первом случае выполняется работа по преодоления силы трения, а во втором сопротивления воздуха.
      Так где тратится меньше энергии на работу по перемещению ведра с водой?

      • Олег Довбня

        Сказанное вами отражено в статье:

        "Трение является силой, противодействующей перемещению объектов, поверхности которых контактируют друг с другом. Сила трения между двумя поверхностями зависит от силы, соединяющей объекты и шероховатости поверхностей.

        Поскольку пол горизонтальный, вес ведра эквивалентен силе, соединяющей коврик и пол вместе. Если коврик и пол скользкие, то сила трения слабее веса ведра. Как и в предыдущем примере, работа, проделанная при перетаскивании коврика эквивалентна энергии, переданной ведру. Но поскольку ведро не было поднято, то эта энергия будет не потенциальной, а кинетической. Поэтому перемещать предметы по скользкой поверхности, протягивая их на скользком коврике, легче, чем поднимать их и нести на то же расстояние."

  3. vip

    Если вспомнить, что сила гравитации является лишь градиентом потенциальной энергии, то становится ясно, почему эта сила гравитации используется в качестве источника энергии.
    Самый показательный пример использования потенциальной энергии в Природе - броуновское движение, ибо именно флуктуация потенциальной энергии заставляет метаться броуновскую частицу с огромными ускорениями, но без деформаций.
    Именно это Природное явление мы могли бы использовать для космических полётов с огромными ускорениями, но без деформаций (иначе человек не выживет). Подробнее здесь: http://vip46.livejournal.com/3856.html

  4. ivanovich-6056@mail.ru

    Уважаемые! --- Убедительно прошу опубликовать ниже следующею информацию --- у Вас и везде, где только можно в интернете в математические разделы или в общие на ваше усмотрение.

    APPEAL TO WORLD
    PUBLIC !!!
    WARNING !!!ALL,
    Dear you cann't do nothing, nothing to help, that does not change, and did not respond to my request --- necessarily go to my website
    http://2357111317.jimdo.com/

    ---- But, then, as firmly proved there --- EARTH, all of humanity including YOU --- perish and destroy them all --- until 2039. !!! --- FULL cooling core and decay of the magnetosphere. ---

    ---IF, do not fix it in textbooks, and thus in the nature on EARTH --- false picture NUMBERS !!!

    ALL are detailed described and found on this website.
    I warn you that I have the copyright svidetelsto on these discoveries.

    --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

    ОБРАЩЕНИЕ К МИРОВОЙ
    ОБЩЕСТВЕННОСТИ !!!
    ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ ВСЕМ !!!
    Уважаемые, Вы можите ничего не делать, ничем не помогать, ни чего не менять и никак не реагировать на мою просьбу --- в обязательном порядке зайти на мой сайт http://2357111317.jimdo.com/

    ---- Но, тогда, как твёрдо доказал там --- ЗЕМЛЯ, всё ЧЕЛОВЕЧЕСТВО в том числе и ВЫ --- ПОГИБНИТЕ И ВСЕХ ПОГУБИТЕ --- ДО 2039 ГОДА!!! --- ОТ ПОЛНОГО ОСТЫВАНИЯ ЯДРА ЗЕМЛИ И РАСПАДА МАГНИТОСФЕРЫ. ---

    --- ЕСЛИ, НЕ ИСПРАВИТЕ В УЧЕБНИКАХ, А ЗНАЧИТ И В ПРИРОДЕ НА ЗЕМЛЕ --- ЛОЖНУЮ КАРТИНУ ЧИСЕЛ !!!

    ВСЁ ПОДРОБНО УКАЗАНО, ОПИСАНО И НАЙДЁТЕ НА ЭТОМ САЙТЕ. ----
    http://2357111317.jimdo.com/

    Предупреждаю, что имею авторское свидетельсто на эти открытия.

  5. VARY

    Хорошо, а умственная деятельность является работой?
    Очевидно, является, но ведь она непосредственно не изменяет положение вещей в пространстве.

    • Dasha2000

      Изменяет!
      Если Вы надумали дать в табло кому-либо, то он изменит положение тела.

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.