Работа, мощность и энергия: формулы и закон сохранения
Энергия — способность совершить работу. Закон сохранения энергии позволяет решать задачи, не разбираясь в деталях процесса.
Работа и мощность
A = F · S · cos α — работа силы N = A / t — мощность
Работа измеряется в джоулях, мощность в ваттах.
Если сила перпендикулярна перемещению (cos 90° = 0), работа равна нулю. Поэтому сила тяжести не совершает работы при горизонтальном движении.
Виды энергии
Кинетическая: E = mv² / 2 Потенциальная в поле тяжести: E = mgh Потенциальная упругой деформации: E = kx² / 2
Высоту h отсчитывают от выбранного нулевого уровня — его можно выбрать где удобно, ответ от этого не изменится.
Закон сохранения энергии
В замкнутой системе без трения полная механическая энергия постоянна: E_кин + E_пот = const
Пример: тело падает с высоты h. В верхней точке вся энергия потенциальная, в нижней — вся кинетическая. mgh = mv²/2 → v = √(2gh)
Масса сократилась: скорость падения не зависит от массы.
Когда есть трение
Часть энергии переходит в тепло: E_начальная = E_конечная + A_трения
КПД: η = A_полезная / A_затраченная · 100%
Частые вопросы
Почему работа силы трения отрицательна?
Потому что сила трения направлена против движения, cos 180° = −1. Она забирает энергию у тела.