Рассказ учителя. Текст. Урок 16. Кинетическая и потенциальная энергия.

— Ребята, сегодня мы разберём, что такое энергия движения и энергия положения. Представьте, что вы катаетесь на велосипеде. Чем быстрее едете, тем сложнее резко остановиться — это и есть проявление кинетической энергии. Она зависит от массы тела и его скорости. Формула кинетической энергии выглядит так:

$$E_{\text{к}}=\frac{m{v}^2}{2}$$

— Например, футбольный мяч массой 0,5 кг, летящий со скоростью 10 м/с, обладает энергией:

$$E_{\text{к}}=\frac{0,5\cdot {10}^2}{2}=25\text{ Дж}$$

— Теперь представим другой пример. Если поднять камень над землёй, он не движется, но у него есть запас энергии — потенциальной. Она зависит от высоты и массы. Формула потенциальной энергии в поле тяжести:

$$E_{\text{п}}=mgh$$

— Например, если книга массой 1 кг лежит на столе высотой 0,8 м, её потенциальная энергия:

$$E_{\text{п}}=1\cdot 9,8\cdot 0,8\approx 7,84\text{ Дж}$$

— Но энергия может переходить из одной формы в другую. Если мяч падает, его потенциальная энергия уменьшается, а кинетическая растёт. В идеальных условиях (без трения) сумма этих энергий остаётся постоянной. Это закон сохранения механической энергии:

$$E_{\text{к}}+E_{\text{п}}=\text{const}$$

— В жизни, конечно, часть энергии теряется — например, на трение или нагрев. Поэтому полезная работа всегда меньше затраченной энергии. Чтобы оценить эффективность устройства, используют коэффициент полезного действия (КПД):

$$\eta =\left(\frac{A_{\text{полезная}}}{A_{\text{затраченная}}}\right)\cdot 100\mathrm{\%}$$

— Например, если двигатель поднимает груз, совершая полезную работу 400 Дж, но тратит 500 Дж, его КПД:

$$\eta =\left(\frac{400}{500}\right)\cdot 100\mathrm{\%}=80\mathrm{\%}$$

— Так что, когда вы слышите, что у электромобиля КПД выше, чем у бензинового, это значит, что он эффективнее использует энергию.

— На этом наш урок подходит к концу. Запишите домашнее задание и подумайте над примерами из жизни, где вы встречаете разные виды энергии. До следующего занятия!