§ 59. Механическая энергия

Слово «энергия» пришло к нам из греческого языка, где оно значило «действие, деятельность». В физике так называют величину, по которой судят о запасе работы, скрытом в теле. Признак простой: если тело (или несколько связанных между собой тел) в состоянии выполнить работу, запас у него есть. Сожми витую пружину и поставь сверху гирьку. Отпущенная пружина распрямится и подбросит груз вверх — работа совершена, и выполнила её именно пружина.

Поднятый над двором камень тоже не так безобиден, как кажется: отпусти его, и при падении он вдавит в землю колышек. Движущиеся предметы не исключение — молоток на лету загоняет гвоздь в доску, а катящийся шарик отодвигает в сторону деревянный брусок. Значит, запасом работы обладают и сжатые, и поднятые, и движущиеся тела.

Энергия — настоящая физическая величина: её можно измерять, сравнивать и считать. Чем больше работы способно выполнить тело, тем богаче его запас. Совершая работу, тело этот запас расходует, и работа получается ровно такой, на сколько запас уменьшился. Обозначают энергию латинской буквой E, а измеряют её, как и работу, в джоулях (Дж): две величины связаны так тесно, что заводить для них разные единицы было бы неудобно.

Запасы бывают разного происхождения — механические, внутренние, электрические, атомные. Механика занимается только первыми из них, и здесь различают два вида: кинетическую и потенциальную энергию.

Определение. Кинетическая энергия Eк — та энергия, которая есть у тела оттого, что оно движется.

От чего зависит этот запас, показывает простой опыт (рис. 1). Стальной шарик A скатывается по наклонному жёлобу и внизу налетает на деревянный брусок B; удар сдвигает брусок на расстояние s — красная стрелка справа как раз показывает, куда он уезжает.