Энергия и работа

 

Энергия - это запас работы системы. Энергия является общей количественной мерой движения и взаимодействия всех видов материи. Энергия не исчезает и не возникает из ничего, она может лишь переходить из одной формы в другую. Понятие энергии связывает воедино все явления природы. В соответствии с различными формами движения материи рассматривают различные виды энергии: механическую, внутреннюю, электромагнитную, ядерную и др. Механическая энергия бывает двух видов: кинетическая и потенциальная. Кинетическая энергия (или энергия движения) определяется массами и скоростями рассматриваемых тел. Потенциальная энергия (или энергия положения) зависит от взаимного расположения (от конфигурации) взаимодействующих друг с другом тел. Работа определяется как скалярное произведение векторов силы и перемещения. Скалярным произведением двух векторов называется скаляр равный произведению модулей этих векторов и косинус угла между ними.

Понятия энергии и работы тесно связаны друг с другом.

Кинетическая энергия частицы

 

(4)

 

Приняв во внимание, что произведение mV равно модулю импульса частицы р, выражению (4) можно придать вид

 

 

Если сила F, действующая на частицу, не равна нулю, кинетическая энергия получит за время dt приращение

 

(5)

 

где d s - перемещение частицы за время dt.

Величина называется работой, совершаемой силой F на пути ds (ds - модуль перемещения d s).

Из (5) следует, что работа характеризует изменение кинетической энергии, обусловленное действием силы на движущуюся частицу

 

Если dA = Fds, а , то

. (6)

 

Проинтегрируем обе части равенства (6) вдоль траектории частицы от точки 1 до точки 2:

 

.

 

Левая часть полученного равенства представляет собой приращение кинетической энергии частицы:

 

.

 

Правая часть есть работа А12 силы F на пути 1-2:

 

 

Таким образом, мы пришли к соотношению

 

, (7)

 

из которого следует, что работа результирующей всех сил, действующих на частицу, идет на приращение кинетической энергии частицы.