Текст статьи А так ли уж хорошо знакомо вам понятие «энергия»? // Квант. — 1985. — № 4. — С. 32—33.
Заключается ли наш труд в создании науки путём связывания воедино уже известных фактов или в поисках объяснений непонятных явленний путём постановки ряда опытов — принцип сохранения энергии остаётся надёжным руководителем.
История развития этого понятия и практического применения различных видов энергии тесно переплетена с историей всей физики и с биографиями выдающихся учёных. (Кстати, узнаете ли вы их на портретах?) Чтобы перекинуть «энергетический» мостик между самыми различными явлениями, потребовались многолетние усилия мысли и кропотливые эксперименты. Венчало их установление одного из фундаментальнейших законов природы — закона сохранения энергии. Предлагаем вам ещё раз поразмышлять над этим важным понятием, укрепить знакомство с ним и попробовать свои силы в решении нескольких задач. Как вы сразу заметите, главное в них — умело обращаться с энергией.
Задачи и задачки
- Когда расходуется больше энергии — при запуске спутника вдоль меридиана или вдоль экватора?
- Лыжник скатывается с горки (не отталкиваясь палками) до полной остановки. Вернуться к месту старта он может двумя способами: в кресле канатного подъёмника или же стоя на лыжах и пользуясь подъёмником как буксиром. Каково соотношение между затратами энергии на подъём лыжника в двух случаях? Трение в блоках подъёмника отсутствует.
- Гитару вынесли на мороз. Её струны натянулись сильнее, значит, увеличилась их упругая энергия. За счёт чего произошло это увеличение?
- Одну и ту же порцию горючего сжигают в примусе на уровне моря и в Гималаях, на высоте 8000 метров. Когда выделится больше энергии?
- Что вносит больший вклад в энергию вылетающей стрелы — корпус лука или тетива?
- За счёт какой энергии поднимаются вверх стратостаты и шары-зонды?
- Звук, издаваемый камертоном, слаб. Однако камертон, закреплённый на резонаторе, звучит несравненно громче. Откуда же берётся «лишняя» энергия?
- Если охлаждать чугунную сферу, полностью залитую водой и закупоренную, ниже
$0^\circ~\text{C}$, вода разорвёт её. Где источник энергии, необходимой для разрыва? - Перед тем как взлететь, ночная бабочка довольно долго подрагивает крылышками. Зачем?
- Колебания стрелки магнитоэлектрического прибора быстро затухают, если его клеммы замкнуты. Куда девается энергия колебаний?
- Маленький железный предмет «подпрыгивает», если к нему поднести сверху магнит. Сколько бы мы ни проводили этот опыт, «сила» магнита не ослабевает и он вновь и вновь совершает работу. Не противоречит ли это закону сохранения энергии?
Микроопыт
Заполните одну бутылку водой, а другую такую же — песком. Дайте им скатиться с наклонной плоскости без проскальзывания. Какая из бутылок скатится быстрее? Почему?
Любопытно, что
...первый до сих пор известный достоверный документ об «осуществлении» идеи вечного двигателя относится ещё к XII веку, а в 1910 году в одно из московских научных учреждений был представлен на «рассмотрение проект» вечного двигателя, буквально повторяющий идею шестивековой давности.
...если энергию, производимую при разговоре 100 000 человек, превращать без потерь в электрическую, то её едва хватит для того, чтобы поддерживать горение лампочки карманного фонарика.
Что читать об энергии в Кванте:
Баканина Л. П. Законы сохранения при ядерных превращениях // Квант. — 1982. — № 7. — С. 58—60.
Белкин И. К. Физика 8, 9, 10 // Квант. — 1983. — № 12. — С. 25—30.
Белкин И. К. Физика 8, 9, 10 // Квант. — 1984. — № 3. — С. 27—32.
Овчинников О. Ю. Механическая работа и механическая энергия // Квант. — 1985. — № 5. — С. 46—50.