План ответа: 1.Кинетическая энергия. 2.Потенциальная энергия. Ответ: 1.Рассмотрим тело, на которое действует постоянная сила F,– она может быть и равнодействующей нескольких сил. Эта сила сообщает телу ускорение, а так же совершает работу, за счёт которой оно и движется. Рассмотрим случай, когда векторы силы направления и перемещения направлены вдоль одной прямой в одну и ту же сторону. Направим координатную ось в ту же сторону. Тогда проекции силы F, перемещения S, ускорения a и скорости V будут равны модулям самих векторов. Работа силы в этом случае равна А = FS. По второму закону Ньютона F = ma. При прямолинейном равноускоренном движении перемещение и скорость связаны соотношением S = (V22 – V21)/2a, где V1 и V2 – модули векторов скоростей в начале и конце рассматриваемого участка пути, пройденного телом. Подставим в формулу работы выражения для F и S, получим: A = FS = ma (V22 – V21)/2a = mV22/2 – mV21. Эта формула связывает работу, произведённую силой F, с изменением квадрата его скорости. Выражение, стоящее в правой части этого равенства представляет собой изменение величины mV2/2. Эта величина носит название кинетической энергии тела. Тогда формула для работы примет вид: А = Ек2 – Ек1. Работа равнодействующих сил, приложенных к телу, равна изменению кинетической энергии тела. Это утверждение называется теоремой о кинетической энергии. Когда сила, действующая на тело, направлена в сторону движения и, следовательно, совершает положительную работу, то mV22/2 – mV21> 0. Это означает, что mV22/2 > mV21, т.е. кинетическая энергия тела увеличивается. Так и должно быть, т.к. сила, направленная в сторону движения тела, увеличивает модуль его скорости. Когда же направление силы противоположно направлению перемещения и сила совершает отрицательную работу, то кинетическая энергия тела уменьшается. Теорема о кинетической энергии справедлива независимо от того, какие именно силы действуют на тело: силы упругости, трения или тяготения. Так же она справедлива в тех случаях, когда сила непостоянна и когда её направление не совпадает с направлением перемещения. Теперь представим, что покоящемуся телу массой m необходимо сообщить скорость V, а для этого нужно сообщить определённую работу А. Она будет равна A = mV2/2 – 0 = mV2/2. Следовательно, кинетическая энергия тела массой m, движущегося со скоростью V, равна работе, которую должна совершить сила, действующая на покоящееся тело, чтобы сообщить ему эту скорость. Из теоремы о кинетической энергии следует, что кинетическая энергия – это физическая величина, характеризующая движущееся тело. Её изменение равно работе, произведённой силы, действующей на тело. 2.А теперь рассмотрим такой случай: тело подняли на высоту h1, затем под действием силы тяжести оно переместилось на высоту h2. В результате оно совершило перемещение, по модулю равное h1 – h2. Т.к. направления перемещения и силы совпадают, то работа силы тяжести положительна и равна А = mg (h1 – h2). Эти высоты не обязательно отсчитывать от поверхности Земли. Для начала отсчёта высот можно выбрать любой уровень. Это может быть пол комнаты, стол или стул, дно ямы, вырытой в земле. Ведь в формулу для работы входит разность высот, а она не зависит от того, откуда начинать их отсчёт. Необходимо лишь высоту тела в разных положениях определять относительно одного и того же уровня. Высоту этого уровня можно принять равной нулю, которую называют уровнем нулевой потенциальной энергии. Работа силы тяжести не зависит от того, движется ли тело по вертикали или проходит длинный путь по наклонной плоскости. Величина А = mgh, изменение которой тоже равно работе силы. Поэтому величину А = mgh называют потенциальной энергией. А = mgh – это потенциальная энергия поднятого на высоту h над нулевым уровнем тела, на которое действует сила тяжести. Работа силы тяжести равна взятому с противоположным знаком изменению потенциальной энергии тела. Знак «–» перед изменением потенциальной энергии означает, что при положительной работе силы тяжести эта энергия уменьшается, и, наоборот, при отрицательной работе силы тяжести (тело брошено вверх) потенциальная энергия тела увеличивается. Кинетическая энергия же ведёт себя как раз противоположным образом. Потенциальная энергия тела, на которое действует сила тяжести, равна работе, совершаемой силой тяжести при опускании тела на нулевой уровень. Потенциальная энергия не зависит от скорости, так что её может обладать любое покоящееся тело. Но она зависит от положения тела относительно нулевого уровня, т.е. от координаты тела. Знак потенциальной энергии и её абсолютное значение зависят от выбора нулевого уровня. Работа, которая совершается при перемещении тела, определяется изменением потенциальной энергии тела. Она от выбора нулевого уровня не зависит.