Кинетическая энергия. Теорема об изменении кинетической энергии

1. Кинетическая энергия

Кинетическая энергия — это энергия, которой обладает тело вследствие своего движения.

E_k = \frac{m v^2}{2}

Где:

• (E_k) — кинетическая энергия (Дж)

• (m) — масса тела (кг)

• (v) — скорость (м/с)

 Чем больше масса и скорость тела, тем больше его энергия.
 Энергия зависит от квадрата скорости, поэтому даже небольшое увеличение скорости сильно увеличивает энергию.

Пример

Автомобиль увеличил скорость в 2 раза.
Кинетическая энергия увеличится в 4 раза!

Наглядный чертёж

Маленькая скорость → маленькая энергия

[●] → v

Большая скорость → большая энергия

[●] ========> v

2. Работа силы и энергия

Когда на тело действует сила, она может изменять его скорость.
Это означает, что меняется его кинетическая энергия.

3. Теорема об изменении кинетической энергии

Очень важный закон механики:

A = E_k - E_{k0}

  Работа всех сил, действующих на тело, равна изменению его кинетической энергии.

Где:

•  — работа силы

•  — начальная энергия

•  — конечная энергия

Смысл теоремы

• Если работа положительная → тело ускоряется

• Если работа отрицательная → тело замедляется

• Если работа равна нулю → скорость не меняется

Пример

Тело массой 2 кг разогнали с 0 до 3 м/с.

 Значит, работа силы равна 9 Дж.

Наглядный чертёж

Сила разгоняет тело:

F →
[ ТЕЛО ] -----> (скорость растёт)

Работа положительная → энергия увеличивается

Если торможение:

← F
[ ТЕЛО ] -----> (скорость уменьшается)

Работа отрицательная → энергия уменьшается

4. Единицы измерения

• Кинетическая энергия — джоуль (Дж)

• Работа — тоже джоуль (Дж)

• 

5. Важные выводы

• Кинетическая энергия зависит от массы и квадрата скорости

• Любое изменение скорости связано с работой силы

• Работа равна изменению кинетической энергии

• Теорема связывает движение и силы

Вопросы для самопроверки

1. Что называется кинетической энергией?

2. От каких величин она зависит?

3. Как изменится энергия при увеличении скорости в 2 раза?

4. В каких единицах измеряется энергия?

5. Сформулируйте теорему об изменении кинетической энергии.

6. Когда работа положительная?

7. Когда работа отрицательная?

8. Что происходит с энергией при торможении?

9. Приведи пример увеличения кинетической энергии.

10. Почему энергия зависит от квадрата скорости?