Вопрос 3. Задачи на применение закона всемирного тяготения

Билет 9.

Вопрос 1: Внутренняя энергия. Работа и теплопередача как способы изменения внутренней энергии тела. Закон сохранения энергии в тепловых процессах.

Существует два вида механической энергии: потенциальная и кинетическая.

Кинетической энергией тела обладают вследствие своего движения, например, катящийся мяч, летящая пуля. Кинетическая энергия зависит от массы движущегося тела и от его скорости. Потенциальной вследствие своего взаимодействия с другими телами, например, потенциальной энергией обладает камень, поднятый над землей, сжатая или растянутая пружина.

При взаимодействии тел одна энергия может переходить в другую. Предположим, что на свинцовой плите лежит свинцовый шар. Поднимем его к верху и бросим. Когда мы подняли шар, то сообщили ему потенциальную энергию. При падении шара она уменьшается, так как шар опускается все ниже и ниже. Но с увеличением скорости постепенно увеличивается кинетическая энергия шара. Происходит превращение потенциальной энергии тела в кинетическую. Но вот шар ударился о плиту и остановился. И кинетическая и потенциальная энергия его относительно плиты в этот момент стали равны нулю.

Рассматривая шар и плиту после удара, мы увидим, что их состояние изменилось: шар немного сплющился, а на плите образовалась вмятина. Измерив их температуру, мы обнаружим, что они нагрелись.

При нагревании тела увеличивается средняя скорость движения молекул, следовательно, увеличивается их средняя кинетическая энергия. Молекулы обладают также и потенциальной энергией, т.к. они взаимодействуют друг с другом – притягиваются, а при очень тесном сближении отталкиваются друг от друга. При деформации изменяется взаимное расположение частиц тела, поэтому изменяется и их потенциальная энергия. Таким образом, механическая энергия, которой обладал вначале шар, не исчезла, она перешла в энергию молекул.