niedziela, 28 października 2012

Tajemnice huśtawki

Całą naukę fizyki można by właściwie określić w ten sposób, że zajmuje się ona różnymi postaciami energii oraz tym, jak te rozmaite postacie przechodzą jedna w drugą. Wiemy, że energia jest to zdolność do wykonania pracy. Tę zdolność może posiadać pojedyncze ciało bądź układ, tzn. zespół ciał.

Energia mechaniczna jest najpospolitszą postacią energii. Występuje ona w dwóch odmianach: potencjalnej i kinetycznej. Przemiana jednej w drugą zachodzi bardzo często m. in. wówczas, gdy oglądamy huśtające się dzieci. Aby huśtawkę wraz z siedzącym dzieckiem wprawić w ruch należy rozpocząć od silnego pchnięcia. Pchnięcie to nadaje odpowiednią prędkość huśtawce, czyli udziela jej energii kinetycznej. W miarę jak huśtawka wychyla się z dolnego położenia, jej prędkość maleje aż wreszcie w swoim najwyższym położeniu (zależnie od siły pchnięcia) huśtawka zatrzymuje się na mgnienie oka, aby zaraz opaść z powrotem i minąwszy dolne (najniższe) położenie wznieść się w górę po przeciwnej stronie.

W krótkim czasie, gdy huśtawka wznosi się do najwyższego położenia, można poczynić dwa spostrzeżenia: jej prędkość stopniowo maleje aż do zera (w chwili osiągnięcia górnego położenia), jej wysokość nad poziomem ziemi wzrasta od najmniejszej (u dołu) do największej (u góry). Jak wiemy, prędkość wyznacza energię kinetyczną ciała, a wysokość nad powierzchnią ziemi, jaką zajmuje to ciało – wyznacza jego energia potencjalna. Zatem malejąca prędkość to malejąca energia kinetyczna, a wzrastająca wysokość to rosnąca energia potencjalna.

W swoim ruchu ku górze huśtawka traci więc energię kinetyczną, a zyskuje energię potencjalną. Za chwilę, gdy zacznie opadać, wszystko powtórzy się, ale w odwrotnym porządku. Będzie ona teraz zmniejszać wysokość, czyli tracić energię potencjalną, a zwiększać prędkość (zyskiwać energię kinetyczną). Nastąpi więc odwrotna zamiana. Można powiedzieć, że huśtawka jest przykładem nieustannej zamiany energii potencjalnej w kinetyczną i odwrotnie.

Można przypuszczać, że suma energii potencjalnej i kinetycznej, w dowolnej chwili ruchu, pozostaje stała. Podobnie jak stała jest ilość cieczy, którą przelewamy z naczynia do naczynia. Rozumowanie to prowadzi do zasady zachowania energii, która głosi, że w przemianach energii jej ilość nie ulega zmianie, a zmieniają się tylko jej formy (postacie).

Brak komentarzy:

Prześlij komentarz