7. Работа и Энергия

Взглянем с "точки зрения Джоуля" на работу и энергию. Попробуем понять, почему они одной размерности. Термином "работа" в механике определяется физическая величина, равная произведению силы, перемещения и косинуса угла между направлением действия силы и перемещением: Рисунок 5 Работа равна нулю, если тело движется по инерции (F = 0), если нет перемещения (s = 0) или, если угол между перемещением и силой равен 90° (cos α = 0). Единицей работы в СИ служит Джоуль (Дж). 1 джоуль - это такая работа, которая совершается силой 1 Н при перемещении тела на 1 м по линии действия силы. Для определения количества совершения работы в единицу времени вводят величину "мощность". Мощность равняется отношению совершенной работы ко времени, за которое она выполнена: Единицей мощности в СИ служит 1 ватт (Вт). 1 Вт - мощность, при которой совершается работа в 1 Дж за 1 секунду. Рассмотрим действие на тело некоторой постоянной силы F. И пусть она действует вдоль перемещения. Одномерный случай. На участке пути s будет произведена работа А. В результате у тела изменится скорость:  Я надеюсь, все поняли, почему ? И почему это справедливо только для прямолинейного равноускоренного движения? Движения под действием постоянной силы. Величину  (m * v2)/2  для материальной точки называют кинетической энергией тела. Ее размерность, как видно из формулы, совпадает с размерностью работы. !!!        Вообще говоря, энергия – это такая величина, которая своим изменением характеризует величину работы. И еще она (энергия) сохраняется в замкнутой системе. Это все, что мы знаем про энергию. (Подробности у Фейнмана в первом томе его «Лекций по физике»!) Кинетическая энергия - энергия движения, ею обладают все движущиеся тела. Эта величина является относительной, то есть она изменяется в зависимости от выбранной системы отсчета. Кроме этого, существует и другой вид механической энергии - потенциальная энергия. Рассмотрим систему двух взаимодействующих тел.  Например, тела, приподнятого над Землей, и саму Землю. Так как Земля очень-очень большая и тяжелая, а тело маленькое и относительно легкое и, к тому же, оно не сильно меняет свою высоту над уровнем поверхности Земли, то можно считать, что тело находится в поле постоянной силы. Силы тяжести. Работа силы тяжести при перемещении тела на отрезке |h1 - h2| будет равна: Величину m*g*h в соответствующей точке, которая расположена на высоте h, называют потенциальной энергией тела, находящегося в поле тяжести. Из формулы (21) вытекает, что работа не зависит от траектории движения в поле силы тяжести, а определяется лишь изменением высоты. Потенциальная энергия характеризует и другие взаимодействующие тела. Потенциальной энергией обладает сжатая пружина: где k - модуль упругости, х - смещение от положения равновесия. Потенциальная энергия, как и кинетическая, является величиной относительной. И высота, и скорость зависят от выбора системы координат.