Теперь Кью работает в режиме чтения

Мы сохранили весь контент, но добавить что-то новое уже нельзя

Как и почему изменяются кинетическая и потенциальная энергия воды в водопаде?

ВодопадыКинетическая энергия+1
Анонимный вопрос
  ·   · 5,2 K
Пилот. Хоккеист. Блоггер. Подкастер. В свободное...  · 14 июл 2020  · yandex.ru/q/loves/mamayaletal

Потенциальная энергия падает, потому что вода тоже падает. Кинетическая же энергия растёт, так как вода в падении набирает скорость. Причём, потеря в потенциальной энергии и приобретённая кинетическая численно равны.

Давайте будем рассматривать не весь водопад, а какой-то единичный объём воды. Какой-нибудь компактный. Стакан, например. Физика вообще любит объяснять явления на примерах, которых в жизни не бывает.

Вот и мы давайте представим, что в огромном водопаде мы каким-то волшебным способом можем отследить конкретный объём воды, который почему-то еще и перемещается компактно, а не перемешивается. Стакан воды без самого стакана. Просто неразрушимый шар воды объёмом один стакан. Красный. Это и будет наша модель, которая поможет нам понять суть явления, пусть даже с определёнными допущениями. Дальше на пальцах, потому что местный редактор текста не умеет в формулы, а набирать их где-то отдельно мне не с руки.

Итак, в нулевую секунду наш условный стакан воды покоится (исключительно для простоты) на самой вершине водопада, готовый рухнуть вниз. Его скорость (а равно и кинетическая энергия) равна нулю, но он находится на некоторой высоте, а потому обладает некоторой потенциальной энергией. Эту энергию даже можно рассчитать, потому как зависит она только от массы воды и, условно, высоты.

Теперь наш стакан воды начинает падать, набирая скорость и, соответственно, стремительно (всё падение займёт секунд шесть) снижаясь.

Потенциальная энергия прямо зависит от высоты, а потому при снижении потенциальная энергия нашего стакана будет уменьшаться.

Кинетическая энергия в свою очередь прямо зависит от квадрата скорости. Скорость падающей воды будет увеличиваться под действием ускорения свободного падения, а значит вслед за скоростью будет быстро расти и кинетическая энергия.

После несложных вычислений, которые я оставляю за кадром в качестве простого упражнения для любопытных, можно убедиться, что при падении с двухсотметрового вертикального водопада тела массой 200г. (примерно столько весит стакан воды) наберёт скорость около 62,63 м/с, а значит приобретёт кинетическую энергию около 392 кДж. Однако, за счёт того, что высота, на которой оно находится, стала меньше на 200 метров, то потенциальная энергия тоже станет меньше - как раз на эти же 392 кДж.

Само собой, в этих вычислениях мы пренебрегли всем, чем только можно. Это общая физика тоже очень любит. Однако, идея, я полагаю, понятна.

@Vildyan Yanbikov, и много Вы таких вот спам-комментариев оставили на сервисе? Хотя, какая разница. Модераторы... Читать дальше