06. ИМПУЛЬС И ЭНЕРГИЯ

В этом уроке — священные законы сохранения. Именно они говорят: в замкнутой системе ничего не теряется. Ни импульс, ни энергия. Только перетекает из одной формы в другую.

Импульс тела

Импульс — это количество движения. Чем тяжелее тело и чем быстрее оно летит, тем больше его импульс. Пуля из пневматики и грузовик на дороге оба имеют импульс, но совсем разный.

p = m · v
Импульс тела

Закон сохранения импульса

В замкнутой системе (без внешних сил) суммарный импульс всех тел сохраняется. Именно поэтому работает реактивное движение: ракета выталкивает газы назад, а сама летит вперёд.

m₁v₁ + m₂v₂ = m₁v₁' + m₂v₂'
Сумма импульсов неизменна

Работа силы

Работа — это сколько энергии ты передал телу, толкая его. Для работы нужно движение: если толкаешь стену, а она стоит — работы ноль, хоть и устал.

A = F · s · cos α
Работа силы

Мощность

Мощность — насколько быстро совершается работа. Одинаковую работу можно сделать за секунду (мощный двигатель) или за час (человек с лопатой).

N = A / t = F · v
Мощность

Единицы

Работа и энергия в Джоулях (Дж). Мощность — в Ваттах (Вт). 1 лошадиная сила ≈ 735 Вт. Кстати, киловатты в квитанциях за свет — это ровно мощность твоего потребления, умноженная на время.

Энергия

Энергия — мера способности тела совершать работу. Есть два вида механической энергии:

Eк = m·v² / 2
Кинетическая энергия
Eп = m·g·h
Потенциальная энергия на высоте h

Закон сохранения энергии

Полная механическая энергия замкнутой системы сохраняется, если нет трения. Мяч вниз теряет потенциальную, но набирает кинетическую. Вверх — наоборот.

m·g·h₁ + m·v₁²/2 = m·g·h₂ + m·v₂²/2
Полная энергия неизменна

Куда девается энергия при трении?

Она превращается в тепло. Это называется превращением механической энергии во внутреннюю. Полная энергия Вселенной при этом не меняется — энергия сохраняется, просто становится бесполезной для работы.

Столкновения

Импульс сохраняется в обоих случаях. В этом разница: энергия может «поджариться» в тепло, а импульс — никогда.

← Назад: Гидродинамика Дальше: Вращение и Колебания →