Переход одного вида энергии в другой. Закон сохранения

Переход одного вида энергии в другой. Закон сохранения энергии

Энергия не возникает из ниоткуда и не исчезает. Она только переходит из одного вида в другой и передаётся от одного тела другому.

При падении без сопротивления воздуха потенциальная энергия переходит в кинетическую, а их сумма сохраняется. Нулевой уровень указан на рисунке.

Превращение энергии

Механическая энергия может превращаться:

• потенциальная → кинетическая (и наоборот)
• механическая → тепловая (при трении)
• механическая → электрическая (в генераторах)

Пример: мяч, брошенный вертикально вверх

Рассматриваем вертикальный бросок без сопротивления воздуха до возвращения на высоту броска. Нуль потенциальной энергии выбран на этой высоте.

1. В момент броска кинетическая энергия максимальна на этом участке; потенциальная равна нулю.
2. При подъёме скорость уменьшается — кинетическая энергия убывает.
3. На максимальной высоте скорость = 0, кинетическая энергия = 0, потенциальная энергия максимальна.
4. При падении — обратный процесс: потенциальная переходит в кинетическую.

В каждой точке траектории сумма потенциальной и кинетической энергий остаётся постоянной.

Закон сохранения механической энергии

Если в выбранной системе изменения механической энергии связаны только с взаимодействием тел силами тяжести и упругости, внешней передачей энергии и потерями на трение можно пренебречь, сумма кинетической и потенциальной энергии сохраняется.

$E_п + E_к = \text{const}$

Это частный случай всеобщего закона сохранения энергии: энергия не возникает и не исчезает, она только превращается из одного вида в другой.

Пример: тело падает с высоты

Задача. Яблоко массой $0{,}2\,\text{кг}$ отпускают без начальной скорости с высоты $5\,\text{м}$. Сопротивлением воздуха пренебрегаем; нуль потенциальной энергии — у земли. Найдите его скорость у поверхности Земли.

Решение (через закон сохранения):

На высоте $h$: $E_1 = E_п = mgh = 0{,}2 \cdot 10 \cdot 5 = 10\,\text{Дж}$

У поверхности (потенциальная = 0, вся перешла в кинетическую): $E_2 = E_к = \frac{m v^2}{2}$

По закону сохранения: $E_1 = E_2$ $mgh = \frac{m v^2}{2}$ $v = \sqrt{2gh} = \sqrt{2 \cdot 10 \cdot 5} = \sqrt{100} = 10\,\text{м/с}$

Ответ: $v = 10\,\text{м/с}$.

Закон сохранения энергии (всеобщий)

Полная энергия замкнутой системы тел остаётся постоянной — энергия только превращается из одного вида в другой и передаётся от одного тела другому.

Этот закон — один из фундаментальных законов природы. Он выполняется всегда, во всех явлениях.

Когда механическая энергия «теряется»

Если существенны трение или сопротивление воздуха, часть механической энергии превращается в тепло.

Например, мячик, брошенный вверх, поднимается не на ту же высоту после отскока — часть энергии ушла на нагрев при ударе.

Полная энергия сохраняется — но механическая убывает. Часть её перешла во внутреннюю (тепловую).

Вопросы для самопроверки

1. Какие превращения энергии происходят при движении брошенного вверх мяча?
2. Сформулируйте закон сохранения механической энергии.
3. Сформулируйте всеобщий закон сохранения энергии.
4. Почему мяч после отскока поднимается ниже?
5. Как с помощью закона сохранения энергии найти скорость падающего тела?

Презентация для урока

Скачать редактируемую презентацию (PPTX)

Версия после предметной и методической проверки 15.10.2026. Просмотр слайдов доступен в карточке презентации.