Десятый класс
  1. Механика  1.1. Динамика  1.1.1. Движение в одном измерении  1.1.2. Движение в двух измерениях  1.1.3. Смещение и расстояние  1.1.4. Скорость и Вектор  1.1.5. Ускорение  1.1.6. Графическое представление движения  1.1.7. Equations of motion  1.1.8. Свободное падение и ускорение свободного падения  1.1.9. Движение тела, брошенного под углом к горизонту  1.1.10. Относительная скорость  1.2. Динамика  1.2.1. Законы движения Ньютона  1.2.2. Инерция и масса  1.2.3. Сила и ее виды  1.2.4. Сила действия и противодействия  1.2.5. Friction and its effects  1.2.6. Коэффициент трения  1.2.7. Круговое движение  1.2.8. Центростремительная сила и центростремительное ускорение  1.2.9. Импульс и количество движения  1.2.10. Conservation of momentum  1.2.11. Третий закон Ньютона и его применения  1.3. Работа, энергия и мощность  1.3.1. Работа, совершаемая силой  1.3.2. Теорема о работе и энергии  1.3.3. Кинетическая энергия  1.3.4. Потенциальная энергия  1.3.5. Mechanical energy  1.3.6. Сохранение энергии  1.3.7. Мощность и эффективность  1.3.8. Возобновляемые и невозобновляемые источники энергии  1.4. Гравитационная сила  1.4.1. Закон всемирного тяготения Ньютона  1.4.2. Гравитационное поле и напряженность поля  1.4.3. Ускорение свободного падения на разных планетах  1.4.4. Законы движения планет Кеплера  1.4.5. Orbits and satellites  1.4.6. Вес и кажущийся вес  1.4.7. Гравитационная потенциальная энергия
  2. Свойства материи  2.1. States of matter  2.1.1. Твердое, жидкое и газообразное  2.1.2. Molecular structure of matter  2.1.3. Межмолекулярные силы  2.1.4. Плазма и конденсат Бозе–Эйнштейна  2.2. Давление  2.2.1. Определение давления  2.2.2. Pressure in liquids  2.2.3. Атмосферное давление  2.2.4. Принцип Паскаля  2.2.5. Принцип Архимеда и плавучесть  2.2.6. Поверхностное натяжение и капиллярность  2.3. Эластичность  2.3.1. Закон Гука  2.3.2. Stress and strain  2.3.3. Предел упругости и модуль упругости  2.3.4. Применения упругости
  3. Thermal physics  3.1. тепло и температура  3.1.1. Difference Between Heat and Temperature  3.1.2. Температурная шкала  3.1.3. Тепловое расширение  3.1.4. Тепловое равновесие  3.2. Теплопередача  3.2.1. Проводимость  3.2.2. Конвекция  3.2.3. Излучение  3.2.4. Insulation and its applications  3.3. Тепловые свойства вещества  3.3.1. Удельная теплоемкость  3.3.2. Скрытая теплота и фазовые переходы  3.3.3. Boiling and Melting Point  3.3.4. Тепловые двигатели и холодильные установки  3.4. Законы термодинамики  3.4.1. Нулевой закон термодинамики  3.4.2. Первый закон термодинамики  3.4.3. Второй закон термодинамики  3.4.4. Цикл Карно
  4. Волны и оптика  4.1. Природа и свойства волн  4.1.1. Типы волн в природе и свойства волн  4.1.2. Поперечные и продольные волны  4.1.3. Параметры волн  4.1.4. Отражение и преломление волн  4.1.5. Суперпозиция и интерференция  4.1.6. Стоячие волны и резонанс  4.1.7. Эффект Доплера  4.2. Звуковые волны  4.2.1. Характеристики звуковых волн  4.2.2. Скорость звука в разных средах  4.2.3. Применение звуковых волн  4.2.4. Ультразвук и его использование  4.3. Light Waves and Optics  4.3.1. Природа света  4.3.2. Отражение света  4.3.3. Laws of reflection  4.3.4. Mirrors and Image Formation  4.3.5. Преломление света  4.3.6. Закон Снелла  4.3.7. Линзы и образование изображения  4.3.8. Полное внутреннее отражение и критический угол  4.3.9. Оптическое волокно  4.4. Оптические приборы  4.4.1. Microscope  4.4.2. Телескоп  4.4.3. Человеческий глаз и дефекты зрения  4.4.4. Камера и принцип ее работы
  5. Электричество и магнетизм  5.1. Электростатика  5.1.1. Электрический заряд и его свойства  5.1.2. Проводники и изоляторы  5.1.3. Coulomb's law  5.1.4. Электрическое поле и линии поля  5.1.5. Electric potential and potential difference  5.1.6. Конденсаторы и емкость  5.2. Ток электричества  5.2.1. Electric current and its measurement  5.2.2. Закон Ома  5.2.3. Сопротивление и удельное сопротивление  5.2.4. Последовательные и параллельные цепи  5.2.5. Электрическая энергия и мощность  5.2.6. Законы Кирхгофа  5.3. Магнетизм и электромагнетизм  5.3.1. Магнитное поле и линии поля  5.3.2. Магнитные эффекты электрического тока  5.3.3. Электромагнитная индукция  5.3.4. Законы электромагнитной индукции Фарадея  5.3.5. Трансформаторы и их применение  5.3.6. AC and DC current
  6. Современная физика  6.1. Nuclear physics  6.1.1. Структура атома  6.1.2. Атомная модель Бора  6.1.3. Энергетические уровни электронов  6.1.4. Рентгеновские лучи и их применение  6.2. Радиоактивность  6.2.1. Виды радиации  6.2.2. Half-life and radioactive decay  6.2.3. Ядерные реакции и их применения  6.2.4. Деление и Синтез  6.3. Quantum physics  6.3.1. Дуализм волна-частица  6.3.2. Photoelectric effect  6.3.3. Квантизация энергии  6.3.4. Принцип неопределённости Гейзенберга
  7. Электроника и связь  7.1. Полупроводники  7.1.1. Проводники, изоляторы и полупроводники  7.1.2. Диоды и их применение  7.1.3. Транзисторы и логические элементы  7.1.4. Светодиоды и фотодиоды  7.2. Системы Коммуникации  7.2.1. Основы коммуникации  7.2.2. Аналоговые и цифровые сигналы  7.2.3. Беспроводная связь и оптоволоконная связь  7.2.4. Радиоволны и модуляция

Десятый класс → Механика → Работа, энергия и мощность ↓


Сохранение энергии


Принцип сохранения энергии является фундаментальным понятием в физике. Он утверждает, что энергия в замкнутой системе не может быть создана или уничтожена; она может быть только преобразована из одной формы в другую. Общее количество энергии в замкнутой системе остается постоянным во времени. Этот принцип называется "законом сохранения энергии" и является основой физики, поскольку он применяется к процессам, происходящим во вселенной.

Понимание энергии

Прежде чем обсуждать принцип сохранения энергии, важно понять, что такое энергия. Энергия — это способность выполнять работу. В физике работа выполняется, когда сила прикладывается к объекту, и объект движется в направлении этой силы. Стандартной единицей измерения энергии является джоуль.

Энергия бывает в разных формах и может быть преобразована из одной формы в другую. Некоторые распространенные формы энергии:

  • Кинетическая энергия: Энергия, производимая движением объекта.
  • Потенциальная энергия: Энергия, запасенная в объекте из-за его положения или конфигурации.
  • Тепловая энергия: Внутренняя энергия веществ; это вибрация и движение атомов и молекул внутри веществ.
  • Химическая энергия: Потенциальная энергия, запасенная в химических связях молекул.
  • Электрическая энергия: Энергия, производимая потоком электрического заряда.
  • Звуковая энергия: Энергия, переносимая звуковыми волнами.
  • Световая энергия: Энергия, переносимая электромагнитными волнами.

Кинетическая и потенциальная энергия

Кинетическая энергия

Кинетическая энергия (( KE )) — это энергия движения. Любой движущийся объект обладает кинетической энергией. Формула для расчета кинетической энергии:

KE = 0.5 * m * v^2

Где ( m ) — масса объекта и ( v ) — скорость объекта.

V объект

Потенциальная энергия

Потенциальная энергия (( PE )) — это запасенная энергия положения объекта. Один из распространенных типов потенциальной энергии — гравитационная потенциальная энергия. Она вычисляется следующим образом:

PE = m * g * h

Где ( m ) — масса, ( g ) — ускорение свободного падения (9.8 м/с² на Земле), и ( h ) — высота над исходной точкой.

H объект

Закон сохранения энергии

Закон сохранения энергии утверждает:

"Энергия не может быть создана или уничтожена; она может быть только преобразована из одной формы в другую. Общая энергия замкнутой системы остается постоянной."

Это означает, что энергия в замкнутой системе должна всегда оставаться одинаковой, но она может переходить между разными видами энергии. Примеры из реального мира помогают понять этот принцип.

Реальные примеры сохранения энергии

Пример 1: Качели

Представьте ребенка, играющего на качелях. В самой верхней точке движения качели имеют максимальную потенциальную энергию и минимальную кинетическую энергию, так как скорость равна нулю. Наоборот, в самой нижней точке качели имеют максимальную кинетическую энергию и минимальную потенциальную энергию. Общая механическая энергия остается постоянной, если сопротивление воздуха и трение незначительны.

Эта взаимосвязь может быть представлена следующим образом:

PE_{top} = KE_{bottom} + PE_{bottom}

Пример 2: Американские горки

Американские горки на вершине холма имеют максимальную потенциальную энергию из-за своей высоты. Когда они спускаются, эта потенциальная энергия превращается в кинетическую энергию, так как они набирают скорость. Внизу холма потенциальная энергия минимальна, а кинетическая — максимальна. Когда горки поднимаются на другой холм, кинетическая энергия снова превращается в потенциальную энергию.

Начало Вершина Конец

Математическое представление

Для описания сохранения механической энергии математически:

E_{total} = KE + PE

Где:

  • (E_{total}) — это общая механическая энергия
  • (KE) — это кинетическая энергия
  • (PE) — это потенциальная энергия

Для любых двух состояний в системе, где происходит консервативное преобразование энергии:

KE_1 + PE_1 = KE_2 + PE_2

Практические последствия и потери энергии

В практических ситуациях идеальное сохранение энергии (где энергия не теряется) бывает редко. Некоторая энергия превращается в другие формы тепловой энергии из-за трения. Тем не менее, даже в этих случаях общая энергия — если учитывать все формы — сохраняется.

Например, когда вы едете на велосипеде, химическая энергия, высвобождаемая из ваших мышц, превращается в кинетическую энергию. Часть её превращается в тепловую энергию и часть в звуковую энергию из-за трения между шинами велосипеда и дорогой.

Заключение

Сохранение энергии — это важный принцип в понимании физики. Знание того, что энергия не уничтожается, а меняет форму, помогает нам понимать и предсказывать поведение различных систем. Это применяется в различных сценариях — от повседневной деятельности до сложных механизмов и вселенной. С этими знаниями инженерные решения, инновации в технологиях и научное понимание продолжают развиваться.


Десятый класс → 1.3.6


U
username
0%
завершено в Десятый класс

← Предыдущий (1.3.5)
Mechanical energy
Следующий (1.3.7) →
Мощность и эффективность

Комментарии 



Сохранение энергии

https://www.physicsflow.com/g10/1.3.6?pfal=ru