Законы сохранения энергии и импульса

Посмотреть все разделы.

Для начала проследим процессы превращения энергии из одного вида в другой на примере прыжков на батуте. Рассмотрение начнем с того момента, когда человек подпрыгнул и находится в воздухе на максимальной высоте. В этот момент его скорость равна нулю, значит и его кинетическая энергия тоже нуль. Вообще если речь идет о кинетической энергии, то в первую очередь смотрим на скорость. Чем она выше тем больше кинетическая энергия. Кинетика по древнегречески значит движение. Поэтому и энергию, связанную с движением назвали кинетической. Но вернемся к прыгуну на батуте. Какой-то энергией он же обладает? Да, в физике есть еще один вид механической энергии – потенциальная. Кстати сказать, потенциальная энергия рассматривается не только в механике, но и в других разделах физики, но нас они пока не интересуют. Потенциальная энергия в отличии от кинетической не имеет «жесткой связи с какой то величиной». Что я имею ввиду. Для одного и того же тела можно считать, что его энергия положительна, отрицательна или равна нулю. Все зависит от того, где выбран уровень нулевой энергии. А его можно выбрать где угодно, там, где удобнее. В нашем случае наилучший вариант уровень батута. Приземлился человек на батут, потенциальная энергия равна нулю. Чем выше прыгнул, тем больше энергия. Почему она называется потенциальной? Слышали наверно, что про талантливого человека, который только начинает свою деятельность, говорят, что он обладает большим потенциалом. Имеют ввиду, что он может многого достичь, если будет работать. А пока не работает, талант не раскроется. Также и тела, поднятые над землей, если упадут, могут что-то сделать: сломать, забить, расколоть. А пока их не трогать, они только потенциально опасны или полезны.

Вернемся опять к прыгуну. Мы выяснили, что он обладает потенциальной энергий, и не обладает кинетической. Но долго висеть в воздухе он не может, одно мгновение и он падает. Скорость начинает расти, а значит и появляется кинетическая энергия. Вот тут начинает проявляться закон сохранения энергии. Потенциальная энергия постепенно уменьшается, чем ближе к батуту, тем она ближе к нулю. Но равно настолько насколько она уменьшается, увеличивается энергия кинетическая. И в момент касания поверхности батута, потенциальная энергия равна нулю, а кинетическая – максимальна. Дальше начинается процесс превращения кинетической энергии в потенциальную энергию пружин. Сжатая или растянутая пружина, тоже при желании может совершить работу, поэтому считают, что они так же обладают потенциальной энергией. В какой-то момент времени человек останавливается, и вся его кинетическая энергия полностью переходит в энергию пружин. И через мгновение пружины реализуют свой потенциал и подбрасывают человека вверх. Их потенциальная энергия превращается в кинетическую, кинетическая уже постепенно переходит в потенциальную энергию прыгуна. В наивысшей точке она снова максимальна, а кинетическая равна нулю, и процесс повторяется.