Физика на ладони. Об устройстве Вселенной – просто и понятно. Венсан Бокео
макроскопической, потому что движется;
• кинетической микроскопической, потому что он горячий;
• потенциальной макроскопической, потому что он находится в воздухе, а падение придаст ему кинетическую энергию;
• потенциальной микроскопической энергией, потому что бифштекс содержит калории, способные проявить себя в кинетической форме, если мы его съедим.
В физике принято относить макро- и микроявления к разным группам. Таким образом, общая макроскопическая энергия (кинетическая + потенциальная) называется механической энергией. Общая микроскопическая энергия называется внутренней энергией. То есть полная энергия объекта представляет собой совокупность механической и внутренней энергии.
Помимо этой видимой сложности, не следует забывать о физическом смысле энергии, который замечательно прост:
«Энергия существует, если есть движение или возможность движения».
Однако понятие движения относительно, оно зависит от системы отсчета: то есть понятие энергии также не является абсолютным. Объект может обладать энергией в одной системе отсчета и не обладать ею в другой.
Представьте, что вы в машине, едущей со скоростью 90 км/ч, рядом с открытым окном, и вытяните руки в стороны, так чтобы одна рука высунулась наружу, а другая осталась внутри. Если вы сидите не двигаясь, вы не причините никакого вреда рядом сидящему пассажиру. Но человек, стоящий близко к краю дороги, будет мгновенно сбит вашей рукой, даже если вы будете сидеть неподвижно. Иными словами, ваша кинетическая энергия равна нулю с точки зрения пассажира (система отсчета машины), но она весьма велика с точки зрения человека у края дороги (земная система отсчета).
НЕСКОЛЬКО ЗАМЕЧАНИЙ
В физике кинетическая энергия обозначается Ek, а потенциальная Ep. Они делятся на микроскопическую и макроскопическую составляющие, что можно выразить как:
Таким образом, общая E равна:
Макроскопические составляющие складываются в механическую энергию, обозначаемую
Следовательно, общая энергия равна: E = U + Em.
Если физический смысл энергии был четко выявлен в вышесказанном, то ее определение пока остается неясным: движение – понятие довольно расплывчатое. Определяется ли кинетическая энергия только при наличии скорости? Ответ – нет, и в двух последующих параграфах мы рассмотрим это подробнее.
2. Кинетическая энергия, температура и движение
Определение температуры
В предыдущем параграфе мы дали понять, что повышенная микроскопическая кинетическая энергия соответствовала повышенной температуре. Прежде чем идти дальше, очень важно уточнить, что же такое температура