Книга ответов для почемучки - Андрей Климов

Все тела, имеющие способность что-либо сделать, обладают потенциальной энергией: тетива натянутого лука может направить стрелу к цели, лыжник, стоящий на макушке заснеженной горы, может помчаться вниз, а тарелка, стоящая на полке, может упасть и разбиться. Но в тот момент, когда стрелок отпускает тетиву или лыжник несется с горы, потенциальная энергия покоя превращается в кинетическую энергию движения.

Где прячется энергия?

Главным источником энергии на Земле является Солнце. Эта энергия практически неисчерпаема, она образуется при слиянии атомных ядер в недрах нашей звезды.

При спуске лыжника с горы потенциальная энергия покоя превращается в кинетическую энергию движения

Солнечный свет приносит на Землю тепло, без которого не могут развиваться растения. Растения превращают минералы и воду, находящиеся в почве, а также кислород, содержащийся в воздухе, в пищу для животных. Животные и человек получают из пищи энергию для того, чтобы жить и действовать.

Уголь, нефть и газ – топливо, необходимое для электростанций, заводов, транспорта, – добывают из земных недр. Все виды природного топлива образовались из останков растений и животных, живших на планете сотни миллионов лет назад. В XX веке люди научились использовать еще один вид энергии – энергию распада ядер атомов тяжелых металлов, или атомную энергию, а сейчас для производства электроэнергии все шире используют энергию Солнца и ветра.

Сколько видов энергии существует?

Наша Вселенная устроена так, что общее количество энергии в ней всегда одинаково, она никуда не исчезает.

Энергия, которой обладают физические тела, то есть предметы, которые нас окружают, называется механической.

Неважно, из какого вещества состоят эти предметы.

Когда речь идет об энергии, для нас важна только их способность совершать работу и взаимодействовать друг с другом.

В тех случаях, когда молекулы одних веществ соединяются с молекулами других, выделяется химическая энергия.

Энергия движения тока по проводам называется электрической энергией.

Энергию движения молекул тела называют тепловой энергией.

Энергия, выделяемая при слиянии или распаде атомных ядер, – это ядерная энергия.

Все виды энергии при определенных условиях способны превращаться из одного вида в другой, правда, при этом происходят некоторые потери.

Когда мы перевариваем съеденную пищу, выделяется химическая энергия. Эту энергию мы расходуем для движения и поддержания постоянной температуры тела.

Неизрасходованная энергия превращается в нашем организме в жир – естественную «кладовую» химической энергии.

Она хранится «про запас» и расходуется по мере необходимости.

В автомобильном двигателе при сгорании топлива химическая энергия превращается в кинетическую энергию (энергию движения) и в тепловую энергию.

Во время бега мы только четверть энергии тратим на движение. Остальные три четверти превращаются в тепловую энергию – нам становится жарко.

А какой вид энергии самый «универсальный»?

Самым удобным и универсальным видом энергии оказалась электрическая. Ее легко передавать на большие расстояния и преобразовывать в другие виды энергии.

Для производства электроэнергии используется химическая энергия сгорания топлива, кинетическая энергия падающей воды, атомная энергия, энергия ветра и солнечный свет. В наших домах различные приборы и устройства превращают электроэнергию в тепло, свет и звук, приводят в действие холодильники, кондиционеры, стиральные машины, компьютеры, телевизоры.

Почему предметы не могут двигаться сами по себе?

Для того чтобы неодушевленный предмет пришел в движение, что-то должно его или толкать, или тянуть. Сам по себе он на это неспособен. То, что приводит тела в движение, называется силой. Сила проявляется там, где существует взаимодействие, соприкосновение.

На тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила. Первым обнаружил и измерил эту силу величайший механик и математик древности Архимед. Она равна весу жидкости, которую вытесняет тело.

Ровенская атомная электростанция

Сила трения замедляет движение тел по наклонной плоскости.

Пытаясь сжать пружину, мы преодолеваем силу упругости

Сила, приложенная к телу, способна заставить его двигаться, изменять скорость и направление движения. Если тело не движется или движется с одной и той же скоростью по прямой линии, это значит, что все силы, которые на него действуют, уравновешивают друг друга. Как только равновесие сил нарушается, тело приходит в движение.

Что мешает оторваться от Земли?

На все тела действует сила тяготения, которую недаром называют «всемирной». Чем больше масса тел, тем сильнее они «тянутся» друг к другу. Эта сила удерживает планеты Солнечной системы на орбитах, не позволяет атмосфере Земли рассеяться в космическом пространстве и заставляет любой предмет падать не куда придется, а вниз. Если бы сила тяготения внезапно «отключилась», все тела, в том числе и мы с вами, оторвались бы от Земли и улетели в космическое пространство.

Сила тяготения действует между всеми телами, даже самыми маленькими, но обнаружить ее очень сложно.

Перетягивание каната наглядно показывает, что происходит, когда нарушается равновесие сил

Где бы мы ни находились, земное тяготение всегда направлено к центру Земли. Оно заставляет реки течь, не позволяет нам прыгать слишком высоко, мешает подниматься по лестнице и подгоняет, когда мы спускаемся с горы.

Исаак Ньютон (1643–1727)

Закон всемирного тяготения открыл в 1666 году великий английский ученый Исаак Ньютон. Ньютон вывел формулу, согласно которой притяжение между телами тем больше, чем больше масса этих тел, однако с увеличением расстояния между телами оно быстро уменьшается.

Когда мы взвешиваем какое-нибудь тело, то определяем его вес – силу, с которой оно притягивается к Земле. Вес – величина непостоянная. Чем дальше тело находится от центра Земли, тем его вес меньше. На вершине горы ваш собственный вес будет чуть-чуть меньше, чем у ее подножья. На Луне сила тяготения в шесть раз меньше, чем на Земле, значит, и все тела весят там в шесть раз меньше. При этом масса вашего тела не изменится, потому что масса – это количество вещества, которое не зависит от силы тяготения.

А почему Луна не падает на Землю?

Представьте, что вы бросаете камень с вершины высокой башни. Чем сильнее окажется ваш бросок, тем дальше полетит камень, тем меньшей окажется кривизна воображаемой линии его движения. Но если у вас хватит сил, чтобы бросить камень с такой скоростью, чтобы он вообще не упал, то камень начнет вращаться вокруг Земли – станет ее искусственным спутником. Эта ситуация похожа на то, как если бы вы вращали камень на веревке, держа ее конец в руке. Земное тяготение выполняет роль «веревки», а скорость движения Луны по орбите вокруг нашей планеты не позволяет ей «упасть».

Луна – крупное космическое тело, но силы тяготения не позволяют нашему естественному спутнику расстаться с Землей. Однако и Луна, в свою очередь, притягивает Землю. Сила притяжения Луны вызывает приливы и отливы в земных морях и океанах, ее ощущает даже земная кора.

Что такое свет?

Свет – электромагнитное излучение, которое способен воспринимать человеческий глаз. Невозможно представить себе мир без света. Даже ночью в самой темной комнате не бывает полной темноты. Благодаря свету мы видим то, что нас окружает.

Свет движется быстрее всего в вакууме – со скоростью 300 тысяч километров в час. Точную скорость света не раз пытались измерить ученые, но удалось это только физику Альберту Майкельсону в 1926 году. За короткое мгновение, которое требуется, чтобы моргнуть, луч света мог бы облететь вокруг Земли, но в действительности это невыполнимо – свет распространяется исключительно по прямой.

Если на пути света возникает преграда, он не может ее обогнуть. Вот почему возникает тень.

Что отражает зеркало?

Взгляните в зеркало: если вы поднимете правую руку, ваш зеркальный двойник поднимет левую. И если в зеркале отразится ваша тетрадь или книга, окажется, что она написана незнакомыми буквами неведомого языка.

Изображение в зеркале симметрично отображаемому предмету относительно плоскости зеркала

Изображение в зеркале возникает благодаря способности света отражаться от различных поверхностей. От гладкой поверхности он отражается примерно так же, как отскакивает от пола мяч.

Наш глаз может видеть только те предметы, которые отражают свет. Чем лучше предмет отражает свет, тем более светлым он выглядит. То, что мы видим как белое, отражает почти весь свет, а то, что кажется нам черным, полностью поглощает его.