Почему работа равна изменению энергии
В физике работа определяется как произведение приложенной к телу силы на расстояние, на котором эта сила действует. Однако, этот простой закон связан с изменением энергии тела и является ключевым элементом в понимании многих физических процессов. В данной статье мы рассмотрим, как связаны работа и энергия, и как они взаимодействуют между собой.
- Работа и энергия
- Как связаны энергия и работа
- Как тело теряет энергию при совершении работы
- Выводы и полезные советы
Работа и энергия
Согласно теореме об изменении кинетической энергии, работа силы является причиной изменения кинетической энергии тела. Таким образом, если сила совершает положительную работу, то кинетическая энергия тела увеличивается. При этом скорость тела также возрастает. Если же сила совершает отрицательную работу, то кинетическая энергия уменьшается.
Энергия является мерой способности системы совершать работу. Так, изменение полной механической энергии тела численно равно величине механической работы, совершенной над телом. Поэтому количественно энергия и работа выражаются в одних и тех же единицах, Дж.
Как связаны энергия и работа
Совершенная работа равна изменению энергии, затраченной на выполнение этой работы. То есть, работа является индикатором изменения энергии. Величину работы можно определить, вычитая из конечного значения энергии начальное значение энергии. A = E конеч . − E нач . , или A = Δ E , где A — работа (Дж); E — энергия (Дж).
Примером механической работы является работа, необходимая для поднятия тяжелого предмета на определенную высоту. Если взять предмет, имеющий массу m и поднять его на высоту h, то работа, совершенная при этом, равна mgh. В данном случае, потенциальная энергия предмета изменилась на mgh.
Как тело теряет энергию при совершении работы
Если тело совершает положительную механическую работу, тогда его внутренняя энергия уменьшается. Согласно термодинамическому закону сохранения энергии, если тело теплоизолировано, то изменение его внутренней энергии равно механической работе, совершенной им или над ним. Если тело совершило положительную работу, то внутренняя энергия уменьшается.
Тела могут также терять энергию другим путем — в виде тепла или звука. Так, при трении двух тел их энергия будет трансформироваться в другой вид — в виде тепла. Энергия теряется также при создании звуковых волн, например, в результате движения воздуха, приводимого в действие работой двигателя.
Выводы и полезные советы
- Работа силы связана с изменением кинетической энергии тела.
- Изменение энергии тела может быть определено как разность между конечной и начальной энергией; работа, совершенная при этом, выражается в джоулях.
- Механическая работа может уменьшать внутреннюю энергию тела.
- Энергия тела может переходить в другие виды, например, в виде тепла или звука.
- При совершении механической работы необходимо учитывать и управлять изменением энергии тела, что может быть важным в некоторых промышленных и технических процессах.
