Энергия — это мера способности тела или системы совершать работу․ В школьном и вузовском курсе физики встречается множество разновидностей энергии‚ каждая из которых имеет свою формулу расчёта и единицу измерения․ Ниже ‒ самые важные формулы и примеры задач‚ которые помогут быстро разобраться в теме․
Механическая энергия
1․1 Кинетическая энергия (Eₖ)
- Определение простыми словами: энергия‚ которой обладает любое движущееся тело․
- Формула:
Eₖ = ½ · m · v²‚ где- m – масса тела‚ кг;
- v – скорость тела‚ м/с․
- Единица измерения: джоуль (Дж)․
Пример задачи (7 класс)
Мальчик массой 40 кг катается на велосипеде со скоростью 5 м/с․ Какова его кинетическая энергия?
Решение: Eₖ = ½ · 40 · 5² = 20 · 25 = 500 Дж․
1․2 Потенциальная энергия тяжести (Eₚ)
- Определение: энергия‚ которую тело приобретает при подъёме на высоту в поле тяжести․
- Формула:
Eₚ = m · g · h‚ где- m – масса‚ кг;
- g – ускорение свободного падения‚ ≈ 9‚8 м/с²;
- h – высота‚ м․
- Единица измерения: джоуль (Дж)․
Пример задачи
Камень массой 2 кг подняли на высоту 3 м․ Найдите потенциальную энергию․
Решение: Eₚ = 2 · 9‚8 · 3 ≈ 58‚8 Дж․
1․3 Полная механическая энергия (E)
- Формула:
E = Eₖ + Eₚ․
Электрическая энергия
- Энергия заряженного конденсатора:
W = C · U² / 2‚ где- C – ёмкость‚ Ф;
- U – напряжение‚ В․
- Потреблённая электроэнергия:
E = P · t‚ где- P – мощность прибора‚ Вт;
- t – время работы‚ ч․
Пример из быта
Чайник мощностью 1500 Вт работает 0‚5 ч․ Энергия потребления:
E = 1500 · 0‚5 = 750 Вт·ч = 0‚75 кВт·ч․
Энергия в термодинамике
- Внутренняя энергия идеального газа:
U = (3/2) · n · R · T‚ где- n – количество вещества‚ моль;
- R – универсальная газовая постоянная‚ 8‚31 Дж/(моль·К);
- T – температура‚ К․
Эквивалентность массы и энергии
Формула Эйнштейна — символ современной физики:
- E = m · c²‚ где
- m – масса‚ кг;
- c – скорость света‚ ≈ 3·10⁸ м/с․
| Вид энергии | Формула | Единица измерения |
|---|---|---|
| Кинетическая | Eₖ = ½ mv² | Дж (J) |
| Потенциальная тяжести | Eₚ = mgh | Дж (J) |
| Полная механическая | E = Eₖ + Eₚ | Дж (J) |
| Электрическая (конденсатор) | W = CU²/2 | Дж (J) |
| Потреблённая электроэнергия | E = Pt | кВт·ч (кВт·ч) |
| Внутренняя (идеальный газ) | U = (3/2)nRT | Дж (J) |
| Энергия массы | E = mc² | Дж (J) |
Контакты для обращений
- Школьный кружок «Физика+» — г․ Москва‚ ул․ Ломоносова‚ д․ 27‚ каб․ 412
Email: physicsplus@school․msk․ru - Интернет-олимпиада «Энергия будущего»
Сайт: https://energy-olymp․ru - Поддержка по бытовым счётчикам электроэнергии
Телефон: 8-800-555-0-99-00 - Консультации студентам ТФ МФТИ
Telegram-канал: @tf_mipt_help