Rozdział 3. Praca i energia
Z terminem „energia” spotykamy się na co dzień. Jednakże pojęcie energii stosowane potocznie jest zwykle mało precyzyjne i niejednoznaczne. Używamy np. określeń: „człowiek energiczny”, „aktor włożył dużo energii w przygotowanie swojej roli” itp. W nauce jednak musimy się posługiwać pojęciami ścisłymi, dlatego odejdziemy od mglistego pojęcia energii stosowanego w życiu codziennym i zastąpimy je określeniem jednoznacznym i precyzyjnym.
Energia może występować jako energia mechaniczna, elektryczna, jądrowa, promienista i inna. Dowiesz się, że energia jest niezniszczalna. Energia może zmieniać swą postać (np. energia mechaniczna może zamienić się w energię elektryczną i na odwrót) jednakże nie może zniknąć ani być stworzona z niczego. W pierwszym tomie wskazaliśmy na związek energii z materią, przywołując „najsłynniejszy wzór fizyki” (wzór (3.1) w rozdziale Fizyka jądrowa w pierwszym tomie e-podręcznika):
Energia jest jednym z najbardziej podstawowych pojęć w fizyce. W tym rozdziale ograniczymy się w zasadzie tylko do energii mechanicznej, która może występować pod postacią energii kinetycznej i potencjalnej (jak zapewne wiesz, energia kinetyczna to energia ciała wynikająca z faktu, że ciało jest w ruchu, a energia potencjalna zależy od wzajemnego położenia ciał). Do określenia energii bardzo pomocne będzie pojęcie pracy, które w fizyce jest również pojęciem precyzyjnym, odbiegającym od potocznego znaczenia.
Na przykładzie przemian energii mechanicznej poznasz bliżej jedno z najważniejszych praw przyrody – zasadę zachowania energii. Dowiesz się, że zasada zachowania energii jest centralnym tematem wielu gałęzi fizyki, takich jak teoria względności, teoria grawitacji, termodynamika, fizyka atomowa, fizyka jądrowa itd. Nauczysz się stosowania zasady zachowania energii mechanicznej do rozwiązywania różnych problemów. W wielu przypadkach będziesz mógł rozwiązać zadania w sposób łatwiejszy i prostszy, niż dotychczas, bez konieczności wnikania w szczegóły dynamiki i kinematyki.