Лекция №1 кинематика материальной точки план лекции Кинематика материальной точки

3.2. МЕХАНИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ
Энергия является важнейшей физической величиной, характеризующей способность тела или системы тел совершать работу; она измеряется величиной максимальной работы, которую при определенных (заданных) условиях может совершить эта система. Например, катящийся шар, сталкиваясь с некоторым телом, перемещает его, т.е. совершает работу. Следовательно, катящийся шар обладает энергией. Растянутая пружина, сокращаясь после устранения деформирующей силы, совершает работу по перемещению своих частей (витков) или какого – либо другого тела. Следовательно, растянутая пружина обладает энергией. Система, состоящая из земного шара и расположенного на некоторой высоте над ним тела, обладает энергией, так как при устранении связи, удерживающей тело на высоте, оно начнет двигаться (падать) и может совершать работу. Подчеркнем, что катящийся шар, деформированная пружина и поднятое над Землей тело обладают энергией независимо от того, совершают они в данный момент работу или нет: энергия характеризует состояние системы, способность (возможность) системы к совершению работы при переходе из одного состояния в другое.
Обычно за другое (конечное) состояние системы принимают такое её состояние, называемое «нормальным», в котором она уже не может совершать работу при данных условиях за счет энергии данного вида. Так, например, для растянутой пружины нормальным состоянием является такое, при котором полностью ликвидирована её деформация, для приподнятого над Землей тела – такое, при котором оно пришло в соприкосновение с земной поверхностью, и т.п.
Из приведенных примеров видно, что энергия связана либо с движением системы или её частей – в этом случае она называется кинетической, либо с взаимным расположением взаимодействующих частей системы – в этом случае она называется потенциальной. Потенциальная энергия тесно связана с существованием полей (гравитационных, электрических, магнитных и т.д.).
Изменение энергии измеряется работой, которую может совершить система, переходя из данного состояния в другое. Иными словами, работа А, совершаемая системой при переходе из одного состояния в другое, равна разности энергий, присущих системе в этих состояниях:
, (3.3)
где W_o и W_n – энергии системы в исходном и конечном состояниях. В соответствии с этим определением получим конкретные выражения энергии для некоторых простейших (механических систем).