Решить задачи,
1. Птица массой 500 г парит на высоте 140 м над поверхностью Земли.
Определите потенциальную энергию тицы.
2. Масса воды в горном водохранилище 20 000т. Высота плотины
относительно уровня моря 1.2 км. Определите потенциальную энергию воды.
Э. Бетонный блок массой 24т находится на высоте 60 см. Определите
потенциальную энергию блока.
4. Мяч маорой 800 г летит оскоростью 10 м/с. Какова кинетическая энергия
Мама
5. Тело масой 0,4 кг брошено в горизонтальном направлении со скоростью 72
км/ч. Найдите кинетическую энергию тела.
6.Скорость движения снаряда игрушечного пистолета равна 36 км/ч,
Определите кинетическую энергию снаряда, если его масса равна 20 г.
​

Известно, что потенциальная энергия тела (заряда) может изменяться за счет работы по перемещению тела, совершаемой консервативной силой, действующей со стороны полям:

dA  dWp

.

В электростатическом поле на заряд q со стороны поля действует

сила Кулона

F qE

 



. Тогда работа dA, совершаемая электрическим полем

E



, равна работе силы Кулона при малом перемещении

dl



в пространстве заряда q (рис. 3)

dA (F dl ) q(E dl ) q(E dx E dy E dz) 

x  y  z

   

   

.

Работа dA, совершаемая потенциальным полем, приводит к изменению потенциальной энергии dWp заряженного тела

































       dz

z

dy

y

dx

x

dA dWp qd q .

Из сопоставления этих выражений для работы dA видно, что связь

между напряженностью и потенциалом электростатического поля имеет

вид

x

Ex





  ,

y

Ey





  ,

z

Ez





  или

E   grad 



.

Градиент (grad) скалярной

функции – это вектор, направленный в

сторону наиболее быстрого возрастания функции, равный по модулю производной от функции по этому

направлению. Следовательно, напряженность электрического поля

направлена в сторону наиболее

быстрого убывания потенциала.

Единицы измерения потенциала: В (вольт).

Из выражения

dA q(E dl )

 

 

следует, что работа по перемещению

заряда вдоль линии напряженности электрического поля

E dl

 

||

максимальна

dA  q E dl . А работа по перемещению заряда перпендикулярно

напряженности электрического поля

E dl

 



минимальна

dA  0.

Интегрируя выражение

dA  q(E  dl )  qd

 

Кинетическая энергия - это энергия движения. В случае линейного движения она определяется как

где  - масса тела, а  - скорость тела.

Потенциальная энергия - это энергия, которая никак не проявляется в данный момент, но означает, что в теле есть "запас энергии". В частном случае, определяется как

где  - это ускорение свободного падения, а высота тела над поверхностью, над землей.

Таким образом, из приведенных формул видно, что кинетической энергией обладает тела движущиеся, а потенциальной - тела, находящиеся на определенной высоте.

Рассмотрим классический пример - мячик, падающий с высоты h. В начальный момент времени у него нет скорости и полная механическая энергия равна потеницальной энергии мячика. Затем мячик начинает падать, его высота при этом уменьшается, то есть уменьшается и потенциальная энергия. В то же время, при падении скорость мячика растет, а значит увеличивается и кинетическая энергия. В момент времени перед ударом о землю, высота равна нулю, значит и потенциальная энергия равна нулю, а скорость максимальна, значит вся потенциальная энергия полностью перешла в кинетическую.

Другие подобные примеры тел, движущихся на высоте: летящее пушечное ядро, самолет, капли дождя, падающий лист и т.д.