Энергия является одним из ключевых понятий науки, но к нему подошли не сразу. Учитывая широкий диапазон применения этого понятия, полезно рассмотреть его подробнее. Начнем с понятия работы. Это есть некая количественная характеристика, которую мы можем проверить на опыте, совершая физическое усилие. Формально ее определяют через понятие силы, под действием которой происходит движение. Если под действием силы тело перемещается на определенное расстояние в направлении ее действия, то работа, совершенная над телом, равна произведению. При этом работа может производиться несколькими способами. Если сила приложена к телу, которое может свободно перемещаться, то возрастет его скорость если же сила действует на деформируемое тело, например пружину, то изменится его форма. В таких простейших случаях говорят, что энергия тела увеличилась на величину, равную совершенной над ним работе. В настоящее время, если не считать химических реакций и тому подобное, можно утверждать, что, как правило, любое увеличение энергии системы, связанное с изменением ее состояния, равно работе, которую необходимо совершить над системой, чтобы вызвать это изменение.
Энергия может «сохраняться» в теле в различных видах. Здесь нас интересуют лишь два наиболее общих вида энергии: кинетическая и потенциальная. Пусть частица с массой т, находившаяся первоначально в состоянии покоя, постепенно ускоряется и приобретает скорость. Легко показать, что при этом над ней совершается работа, которая и приводит к увеличению ее кинетической энергии, или энергии движения. Если же под действием силы постепенно сжимается пружина, то совершаемая работа способствует повышению потенциальной энергии последней, то есть изменению положения системы.
|
