Читать онлайн «Закон возвращения энергии», Оксана Кириллова – Литрес
Иллюстратор Екатерина Ерохина
© Оксана Кириллова, 2021
© Екатерина Ерохина, иллюстрации, 2021
ISBN 978-5-0053-2813-7
Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero
– Мысли снова разбегаются. Не понимаю, в чем дело.
Анна не отрывала растерянного взгляда от курсора, мигавшего на пустом вордовском листе.
– Малыш, не нервничай. В твоем положении это очень вредно. – Тим осторожно развернул к себе офисное кресло, в котором сидела жена, и обнял ее за плечи.
Удобное кресло из черной экокожи он купил ей пару лет назад со словами: «Вдохновение – это прекрасно, но я не хочу, чтобы оно тебя покалечило». Когда творческий процесс был в разгаре, Анна всегда ерзала, раскачивалась, пару раз упала вместе со стулом. Но сегодня вот уже полчаса сидела неподвижная, точно статуя.
– Я не могу ничего написать. – Анна готова была расплакаться. – Такого не было никогда! Никогда, понимаешь?! Я писала в больнице после аппендицита, как только смогла держать ручку! Писала после папиных похорон! Писала, сколько бы ни было дел… Почему я больше ни на что не способна?!
– Солнышко, не кори себя.
Может, сейчас период… не совсем для этого.
– Ну конечно. Значит, теперь все? Пока не родится ребенок, я не выжму из себя ни строчки? – огрызнулась Анна. – А после что?
Она крайне редко повышала на мужа голос – только когда была действительно взволнована.
– Я знаю, как это важно для тебя… – ласково начал Тим.
– Не представляешь. Для меня это… весь мир.
Он кивнул и, наклонившись, поцеловал ее.
– Не переживай, твой мир никуда от тебя не денется. Давай поужинаем под приятную расслабляющую музыку, поболтаем о чем-нибудь отвлеченном, а потом попробуешь снова. Я разогрею еду.
– Да. Спасибо тебе, – потерянно и устало произнесла Анна.
После ужина она вернулась за ноутбук. Тим прилег на диван, включил себе кино в наушниках, но то и дело отвлекался от разворачивавшегося на экране действия, чтобы посмотреть на жену. Она сидела за столом, печально сгорбившись и поникнув. Лежавшие на клавиатуре руки оставались недвижимы.
«Не этого ли ты так боялась?»
В памяти всплыла та холодная январская ночь.
Несколько месяцев назад Тим, чей сон всегда был очень чутким, проснулся от тихого, тщательно заглушаемого звука. Спросонья он не сразу понял, что это плачет его жена. За семь лет, что они были вместе, Тим ни разу не видел ее слез.
– Что случилось?!
Немедленно согнав с себя сон, он сгреб Анну в охапку и прижал к груди.
– Все хорошо… – всхлипнула она. – Просто…
– У тебя что-то болит? Тебя кто-то обидел?
– Нет… это… не обращай внимания.
Домашняя майка, в которой Тим любил спать, быстро пропиталась соленой влагой. Он держал Анну в объятиях еще несколько минут, прежде чем она немного успокоилась и заговорила.
– Мне приснился жуткий сон.
– Ах, сон, – облегченно вздохнул Тим. – Ну, тут ничего страшного, котик. Он сейчас забудется и больше не вернется.
Она подняла на него заплаканное, покрасневшее, но все же красивое лицо с аристократически тонкими чертами.
– Он всегда возвращается. Не приходил уже много лет, но вот опять…
– Что ты увидела? Расскажи мне.
Анна замотала головой.
– Не хочу. Но, поверь, это кошмар. Я видела то, чего боюсь больше всего.
У Тима в голове мелькнуло, что это наверняка каким-то боком связано с писательством. Он не ревновал жену к делу, которое она считала главным в своей жизни – это было бы как ревновать ее к ней же самой. Но иногда то, что книги Анны были до него и, вероятно, были бы после, внушало ему что-то похожее на горечь.
– Я с тобой и защищу тебя в любом случае, – уверенно произнес он.
Она едва слышно обреченно вздохнула. Будто хотела верить, но не получалось.
Через несколько дней они узнали, что Анна ждет ребенка.
Тим очень хотел детей, чего было не сказать об его жене. Она понимала, что младенец заберет много времени и сил, и не была к этому готова.
Муж уже пару лет как перестал затрагивать эту тему. Им было хорошо и вдвоем – Анна стала его семьей, его жизнью. Тим особенно ценил это потому, что до свадьбы у него семьи не было: мать умерла в его раннем детстве, отца он не знал.
Приютские мечты о домашнем очаге осуществились лишь много лет спустя, и он не собирался от них отказываться даже под угрозой того, что у него никогда не будет сына.
Беременность стала для будущих родителей полной неожиданностью: Анна пила противозачаточные таблетки. «Ну, вы же знаете, стопроцентной гарантии не дает ни один метод», – развела руками врач.
Мысли об аборте супруги не допускали – оба считали его убийством.
– Если уж этот ребенок решил родиться несмотря ни на что, я приму его с любовью, – произнесла Анна задумчиво, когда они ехали домой от доктора.
– Мы справимся. И я буду заниматься малышом, когда ты захочешь сесть за книгу, – пообещал Тим, хорошо знавший, что может беспокоить его жену (правда, именно в этот раз он не угадал).
– Спасибо тебе, милый. Все будет в порядке, – произнесла Анна с теплотой и тут же отвернулась к окну.
Помогая ей спуститься с подножки при выходе из автобуса, Тим успел поймать взгляд Анны. Встревоженный и… умоляющий.
Как будто она молча просила его о помощи.
Но в следующий миг она снова улыбалась мужу и спрашивала, что он хочет сегодня на ужин: котлеты или бефстроганов.
***
Беременность протекала тяжело. Будущая мать чувствовала себя так плохо, что пришлось лечь на сохранение.
Тим проводил долгие часы с ней в больнице, практически наплевав на работу, возвращался домой только поздним вечером, когда медучреждение закрывалось. В один из дней, сидя у постели Анны и держа ее тонкую руку, он невольно вспомнил пару эпизодов из фильмов, где умирающие шепчут любимым последние желания. С содроганием отогнал от себя эти мысли, но жена и впрямь выглядела как тяжелобольная. Под ее глазами залегли тени – неправдоподобно темные, точно нарисованные, цвет лица почти сливался с цветом простыни, даже губы утратили краски. А еще она сильно похудела.
– Я-то переживала, что наберу вес и не смогу согнать! – Анна старалась говорить бодро, однако голос все равно звучал тихо и безжизненно.
Тим попытался подобрать реплику в том же духе, но не смог.
Промолчал.
– С малышом все будет замечательно, милый, я чувствую.
– В первую очередь я волнуюсь за тебя.
– А что я? Это обычный токсикоз. Обезвоживание. Капельницы мне помогут, скоро буду как новая.
– Тебя тошнило по пятнадцать раз в день, ты не могла есть и падала в обморок!
– Тсс. Ей только что удалось уснуть. – Анна указала взглядом на соседнюю кровать, где дремала еще одна беременная.
– Не знаю, как ты в таком состоянии умудряешься думать о других.
– Я сейчас, здесь, как раз особенно много думаю о себе. О будущем. О нас. Я уже люблю этого ребенка. Обязательно напишу для него книгу сказок.
На миг губы Анны сжались, и она быстро отвела взгляд. Это была очень больная тема: с того дня, когда узнала о своей беременности, она выжала из себя всего несколько страниц. Даже в относительно хорошие в плане самочувствия дни не получалось практически ничего.
– Ну конечно, напишешь, – подхватил Тим. – И не одну. А пока отдыхай, набирайся сил.
Уйдя из больницы, он понуро плелся по улице, как продрогший бродячий пес.
В квартире никто не ждал, и из нее точно утекла вся жизнь. Шкаф с книгами, которые не хотелось читать. Стол, за которым не хотелось сидеть одному. Двуспальная кровать…
«Лучше бы этой беременности вообще не было». В который раз Тим поймал себя на этой мысли и даже не устыдился ее.
А ведь он сам так хотел качать на руках свое дитя, слышать его беззаботный звонкий смех, кормить его с ложечки, включать ему мультики, дуть на его разбитые коленки.
Но Анна…
Иногда Тим чувствовал себя владельцем зоопарка, запершим в клетке экзотического свободолюбивого зверя. Когда они начали встречаться – в студенчестве, – его особенно восхищала как раз самодостаточность Анны. Она жила одна в квартире, где провела детство (отец давно умер, а мать снова вышла замуж и уехала) и редко приглашала гостей. Почти не тусовалась, в отличие от ровесников. Всегда подрабатывала сразу в нескольких местах, но, снова в отличие от других, не гналась за какими-то благами – одеждой от кутюр, дорогими часами, отпусками в модных местах.
Был бы хоть клочок бумаги и ручка – и этого хватит.
Впрочем, путешествовать она любила, но по-своему – в небольшие городки, без сопровождения и экскурсий. Подолгу созерцала красивые пейзажи, а потом, охваченная вдохновением, прибегала в гостиницу и писала, пока не закончится ручка или не сядет батарейка у старенького ноутбука.
Тим очаровался Анной чуть ли не с первого взгляда, но она явно ни в ком не нуждалась, и ему пришлось долго налаживать контакт. Обрывочные разговоры в столовой (они учились в одном корпусе университета, только ее специальность была связана с иностранными языками, а его – с программированием), «случайные» встречи на остановке не могли сдвинуть дело с мертвой точки. Девушка была дружелюбной, но лаконичной – и всегда ускользала прежде, чем Тим решался куда-нибудь ее пригласить.
Помог невероятный счастливый случай: как-то в выходной они столкнулись – на сей раз правда совершенно случайно – на автовокзале. Анна ехала в очередной маленький город, который понравился ей по фотографиям, а Тим – к знакомым в глушь.
Оба пришли пораньше, так что было время поболтать.
За полчаса Тим, кажется, пересказал Анне всю свою жизнь: детство без родителей, поступление в университет, увлечения, забавные истории… Она в основном слушала, качала головой или улыбалась, поощряя его на продолжение.
– А чем живешь ты? – наконец спросил Тим.
Она достала из рюкзака тетрадь с потрепанными краями:
– Вот этим.
Несколько минут ушло на то, чтобы «расколоть» Анну, о чем она пишет.
– Когда как. Эту историю я еще не закончила, не могу о ней пока. А другие… Обычно я никому не… ну… ладно, только кое-что в общих чертах, – сдалась она и принялась расписывать фабулу своей последней завершенной повести.
Начав рассказывать, действительно, в общих чертах, Анна сама не заметила, как увлеклась. Фантазия у нее была отменной, а лучше всего ей удавалось создавать ярких, самобытных героев и держать интригу. Стремительно затянутый в сюжетный водоворот, Тим был раздосадован, когда объявили о прибытии его автобуса.
– Я должен узнать финал! – воскликнул он. – Можно мне почитать?
Анна склонила голову.
– Я еще не готова. На словах легче.
– Тогда дорасскажи!
– Если составишь мне компанию в путешествии. И ты первый, кому я такое предлагаю.
Тим не сразу поверил своему счастью. Приятели, к которым он собирался, потом долго дулись на него, но ему было все равно.
В ту поездку между ними ничего не произошло – были только прогулки и разговоры, а вечером они уже отправились обратно, – но парень влюбился окончательно и бесповоротно.
Через две недели Тим также стал первым, кому Анна дала свою следующую, законченную к тому времени книгу. А еще год спустя – первым и единственным, как он надеялся, мужем этой удивительно мягкой, нежной, ангелоподобной, но в то же время сильной духом девушки.
Теперь они всегда путешествовали вместе, а вечерами он с нежностью наблюдал, как Анна делает пометки на листах, обложив ими весь гостиничный стол. Что-то шепчет, вздыхает – и ерзает на стуле, конечно.
После вуза Анна бросила подработки и устроилась на полноценную работу, связанную с ее специальностью и очень опосредованно – с ее главным талантом. Трудилась без особого энтузиазма, но тщательно, а главным в ее жизни оставалось написание книг. Которые Анна не публиковала, несмотря на уговоры мужа, и показывала лишь ему («Это только мое сокровище. Наше»).
Однако однажды она обмолвилась о том, что была бы не против подержать в руках собственную книгу – со своей фамилией на глянцевой обложке. До сих пор ее работы хранились лишь в тетрадях и в виде кип листов.
Ко дню рождения Анны Тим хотел преподнести ей самиздатовский экземпляр ее книги. Уже нашел нужную компанию в интернете – они обещали сделать все буквально за несколько дней, а доставить через пару недель. Оставалось выбрать произведение.
В тот вечер, вернувшись из больницы, Тим помаялся некоторое время и неожиданно ухватился за спасительную идею заняться подбором книги и, возможно, сделать подарок раньше, чем планировал.
Например, к возвращению Анны домой.
«Вид книги обязательно обрадует и вдохновит ее…»
Тим покосился на дверцу секретера, доверху набитого рукописями жены. Одна Анна знала, в каком порядке у нее разложены книги, где готовые, а где черновики. Копаться придется долго, а потом еще порядок наводить – значит, хотя бы на ближайшие часы его отпустят цикличные тревожные мысли.
Он распахнул дверцу. Из переполненного секретера наружу вывалилась небольшая стопка листов. Чертыхнувшись (и откуда это выпало, узнать бы теперь), Тим глянул на один из них и похолодел.
***
Ясным, но не слишком жарким августовским днем Тим впервые взял на руки своего сына. «Наверное, это и есть высшее счастье», – огорошенно подумал он, глядя на мирно спящего младенца.
На самом деле счастья в полной мере он пока не ощущал – видимо, чувство было слишком масштабным для мгновенного и всецелого осознания, – но все уже поменялось. Жизнь не могла стать прежней, что оказалось совсем не страшно – Тим больше и не хотел представлять ее без этого крошечного существа.
Он насмешливо спросил себя, как мог бояться своего тогда еще не рожденного сына. Откуда были эти жуткие предчувствия? Почему Тим просыпался среди ночи с бьющей по вискам мыслью: «Господи, зачем ты это допустил?!» Он не мог внятно сформулировать, что имел в виду, знал только, что это связано с беременностью жены. И началось после того, как он обнаружил…
Тим вспомнил выпавший из секретера лист с чудовищным наброском, который, на первый взгляд, был сделан быстро и уверенной рукой. То было изображение ребенка с жуткими глазами без зрачков. Изо рта малыша вытекала струйка чего-то темного – вероятно, крови. Поскольку рисунок был сделан синей ручкой, сказать точно не представлялось возможным.
Будучи на нервах из-за состояния Анны, Тим от ужаса чуть не выронил лист. В голову полезли дикие мысли. «Кто подбросил это в секретер? Это предзнаменование?! У нас родится убийца?!» Что рисовала сама Анна, ему в голову не пришло – она никогда этого не делала, у нее даже геометрические фигуры получались кривыми.
Тим не планировал рассказывать жене, что собирается подарить ей экземпляр книги, но очень хотел узнать, откуда взялся адский набросок. Пришлось признаться, что он открывал секретер. Обычно неконфликтная и доброжелательная, Анна вначале вспылила из-за того, что он не спросил разрешения, но потом, успокоившись, объяснила: «Однажды вечером я хотела что-то написать, но задумалась, и вместо строчек рука вывела вот это. Я ужаснулась, потому что… это связано с моим сном».
Муж снова спросил про сон – и опять получил лишь уклончивый ответ. Тогда он осведомился, почему она не избавилась от рисунка, который напугал ее саму. Анна развела руками: «Мне показалось дурной приметой уничтожать изображение младенца, когда я в положении». Правды – о том, что ее живот ни с того ни с сего скрутило спазмом, едва она попыталась разорвать лист, и так же было во второй раз, – Тим не узнал.
В общем, во время этой беременности они оба утратили душевное равновесие и совершали странные поступки. Несколько раз сильно поссорились.
«Но теперь мальчик родился, и все действительно будет хорошо», – сказал себе Тим.
Как раз в этот момент младенец открыл глаза – со зрачками, разумеется; серо-голубые, самые прелестные на свете – и посмотрел прямо на отца. Тим сглотнул. Он сам не понял, что произошло, но… почему-то ему сделалось дурно. То ли закружилась голова, то ли слегка замутило…
– Забери его, пожалуйста, – пробормотал он Анне. – Мне не по себе. Все это немного… волнующе.
– Ты в порядке? – встревожилась жена.
– Конечно. Просто мне никогда не доверяли ничего более ценного. Хотя в универе однажды поручили принести методички с кафедры.
Когда Тиму бывало очень некомфортно, он глупо шутил.
Анна хохотнула и прижала младенца к груди.
– Привыкнешь. Поехали.
Когда они оказались на заднем сидении такси, она призналась:
– Хочу попробовать что-нибудь написать сегодня. Хоть пару строчек. Если будет свободное время, конечно. Глупо, да? Я не о том сейчас должна думать. Но у меня так давно ничего не получалось…
– Обязательно попробуй, – отозвался Тим и несколько раз медленно вдохнул и выдохнул – от этого вроде бы становилось легче.
Пока Анна ждала ребенка, у них возникла полушутливая гипотеза о том, что малыш отнимает все ее «творческие силы», поскольку сам собирается стать гением, но когда они перестанут быть единым целым, это прекратится.
«Эй, а может, ты и правда крадешь у мамы вдохновение?» – Тим погладил сына большой ладонью по крошечной головке с тонкими волосиками. Ребенок снова не мигая уставился на него.
Тим нерешительно улыбнулся. По его спине пробежали мурашки. «Господи, мне уже к тридцатнику, а я робею перед беспомощным трехкилограммовым существом».
– Ты не чувствуешь ничего… необычного, когда он на тебя смотрит? – решился спросить он жену позже, в подъезде.
– Что? – нахмурилась Анна.
– Нет-нет… забудь… прости.
«Идиот. Она родила тебе прекрасного сына, а ты говоришь о нем какую-то чепуху».
Тим ощутил невероятную усталость. Путь из роддома почему-то дался ему так тяжело, будто он карабкался в гору, а не ехал в комфорте на пассажирском сидении такси. Может быть, его укачало.
Хотя раньше с ним такого не случалось.
Три года
Анна печатала книгу на ноутбуке. Впрочем, «книгу» – громко сказано: пока произведение состояло из двух страниц и вполне могло стать в итоге обычным рассказом. На нечто более или менее масштабное у нее давно не хватало сил, да и рассказы она вымучивала теперь неделями.
Молодая женщина часто с тоской вспоминала блаженные вечера в своих путешествиях, когда писала на балконах гостиниц, пока не темнело настолько, что она переставала различать буквы, а останавливалась только для того, чтобы сменить локацию или перекусить.
«Все равно уже лучше. Все равно пишу», – успокаивала она себя. Каждый раз именно в те моменты, когда Анна садилась за стол, Андрей требовал ее внимания. А после того как отвлекалась на него, она чувствовала себя разбитой и не могла сосредоточиться. Будто кто-то специально выгонял мысли из ее головы или спутывал их.
Анна уже положила конец своему декретному отпуску, однако на прежнее место работы не вернулась и теперь занималась переводами для другой компании удаленно.
Сегодня дел – редкий случай – почти не было. Тим должен был вернуться только вечером. Сын пока спал. Идеальное время для творчества.
Но…
– Мама.
«Я же только что его уложила!»
– Подожди, солнышко. Мама занята.
– Ну ма-ам.
Трехлетний Андрей подтолкнул приоткрытую дверь, до ручки которой не доставал, и заглянул внутрь, посасывая указательный пальчик.
– Попозже, – не повернулась к нему Анна.
Если она не отзывалась на его зов, он имел обыкновение замирать на пороге и смотреть на нее, пока она не ответит ему взглядом.
У Андрея с младенчества была эта дурацкая привычка – глядеть на человека, не моргая. Тим содрогался: «Мне кажется, он смотрит прямо в меня и что-то оттуда вытаскивает». Анна вначале заступалась за ребенка, но сейчас больше помалкивала. Что-то жуткое в этих взглядах все же было.
Андрей рос, к счастью, здоровым и очень способным, вечно стремился к самостоятельности. Быстро научился ходить, в два года прекрасно говорил, а когда исполнилось три, уже сам чистил зубы, умел завязывать шнурки, обращаться с вилкой и научился мыть за собой чашку.
Мальчик обожал мать. По крайней мере так объясняли его поведение Анна с Тимом. Андрей редко лез к ней обниматься, не говорил ничего нежного, но ходил за ней хвостиком. На отца Андрей практически не обращал внимания. Вежливо выполнял его просьбы и отвечал на вопросы – на этом все. Тим смеялся, что у мальчика ранний Эдипов комплекс – он влюблен в маму, но скоро перерастет это.
«У нас замечательный сын», – говорили Анна и Тим друг другу. Наверное, еще чаще, чем остальные родители. Те, что не подвергают этот факт сомнению.
Анна тряхнула головой. Надо же ему было проснуться именно сейчас! Почему всегда так?
– Возвращайся в кроватку, я скоро к тебе подойду.
Все впустую – она отлично знала, что Андрей не уйдет, максимум замолчит. Ну ладно, придется и правда пойти к нему, но не сию минуту. Он не голоден, не должен бы сейчас хотеть в туалет, его ничего не беспокоит, иначе бы плакал. Жаждет внимания, и Анна его даст. Чуть-чуть попозже.
А пока надо снова ухватить… как же там было…
Анна пробежала взглядом по предыдущим строчкам.
В хорошие дни этого хватало для погружения в атмосферу повествования. В хорошие дни…
Она зажмурилась, как делала каждый раз, когда не получалось сосредоточиться. Вот оно, здесь. Яркое, теплое, светлое. Ее вдохновение. Ее спасение от всего.
– Мама!!
Ребенок вдруг закричал так, будто его ударили.
Анна в ужасе распахнула глаза, метнулась взглядом к двери и окаменела, увидев искаженное недетской злобой лицо своего ребенка.
– Отдай, – свирепо произнес он.
Закон сохранения механической энергии — определение и формулы
Покажем, как применять знание физики в жизни
Начать учиться 246.9KФизика — такая клевая наука, в которой ничего не исчезает бесследно. В том числе энергия. Вернее: особенно энергия. О том, куда она девается, если не бесследно — в этой статье.
Энергия: что это такое
Если мы погуглим определение слова «Энергия», то скорее всего найдем что-то про формы взаимодействия материи.
Это верно, но совершенно непонятно.
Поэтому давайте условимся здесь и сейчас, что энергия — это запас, который пойдет на совершение работы.
Энергия бывает разных видов: механическая, электрическая, внутренняя, гравитационная и так далее. Измеряется она в Джоулях (Дж) и чаще всего обозначается буквой E.
Пятерка по физике у тебя в кармане!
Решай домашку по физике на изи. Подробные решения помогут разобраться в сложной теме и получить пятерку!
Механическая энергия
Механическая энергия — это энергия, связанная с движением объекта или его положением, способность совершать механическую работу.
Она представляет собой совокупность кинетической и потенциальной энергии. Кинетическая энергия — это энергия действия. Потенциальная — ожидания действия.
Представьте, что вы взяли в руки канцелярскую резинку, растянули ее и отпустили.
Из растянутого положения резинка просто «полетит», как только вы ей позволите это сделать. В этом процессе в момент натяжения резинка обладает потенциальной энергией, а в момент полета — кинетической.
Еще один примерчик: лыжник скатывается с горы. В самом начале — на вершине — у него максимальная потенциальная энергия, потому что он в режиме ожидания действия (ждущий режим 😂), а внизу горы он уже явно двигается, а не ждет, когда с ним это случится — получается, внизу горы кинетическая энергия.
Кинетическая энергия
Еще разок: кинетическая энергия — это энергия действия. Величина, которая очевиднее всего характеризует действие — это скорость. Соответственно, в формуле кинетической энергии точно должна присутствовать скорость.
Кинетическая энергия Ек — кинетическая энергия [Дж] m — масса тела [кг] v — скорость [м/с] |
Чем быстрее движется тело, тем больше его кинетическая энергия.
И наоборот — чем медленнее, тем меньше кинетическая энергия.
Задачка раз
Определить кинетическую энергию собаченьки массой 10 кг, если она бежала за мячом с постоянной скоростью 2 м/с.
Решение:
Формула кинетической энергии
Подставляем значения
Дж
Ответ: кинетическая энергия пёсы равна 20 Дж.
Задачка два
Найти скорость бегущего по опушке гнома, если его масса равна 20 кг, а его кинетическая энергия — 40 Дж
Решение:
Формула кинетической энергии
Выразим скорость:
Подставляем значения
Ответ: гном бежал со скоростью 2 м/с.
Онлайн-уроки физики в Skysmart не менее увлекательны, чем наши статьи!
Потенциальная энергия
В отличие от кинетической энергии, потенциальная чаще всего тем меньше, чем скорость больше. Потенциальная энергия — это энергия ожидания действия.
Например, потенциальная энергия у сжатой пружины будет очень велика, потому что такая конструкция может привести к действию, а следовательно — к увеличению кинетической энергии. То же самое происходит, если тело поднять на высоту. Чем выше мы поднимаем тело, тем больше его потенциальная энергия.
Потенциальная энергия деформированной пружины k — жесткость [Н/м] x — удлинение пружины [м] |
Потенциальная энергия в поле тяжести Еп = mgh Еп — потенциальная энергия [Дж] m — масса тела [кг] g — ускорение свободного падения [м/с2] h — высота [м] На планете Земля g ≃ 9,8 м/с2 |
Задачка раз
Найти потенциальную энергию рака массой 0,1 кг, который свистит на горе высотой 2500 метров.
Ускорение свободного падения считать равным 9,8 м/с2.
Решение:
Формула потенциальной энергии Еп = mgh
Подставляем значения
Eп = 0,1 · 9,8 · 2500 = 2450 Дж
Ответ: потенциальная энергия рака, свистящего на горе, равна 2450 Дж.
Задачка два
Найти высоту горки, с которой собирается скатиться лыжник массой 65 кг, если его потенциальная энергия равна 637 кДж. Ускорение свободного падения считать равным 9,8 м/с
Решение:
Формула потенциальной энергии Еп = mgh
Выразим высоту:
Переведем 637 кДж в Джоули.
637 кДж = 637000 Дж
Подставляем значения
м
Ответ: высота горы равна 1000 метров.
Задачка три
Два шара разной массы подняты на разную высоту относительно поверхности стола (см. рисунок). Сравните значения потенциальной энергии шаров E1 и E2. Считать, что потенциальная энергия отсчитывается от уровня крышки стола.
Решение:
Потенциальная энергия вычисляется по формуле: E = mgh
По условию задачи
m1 = m
h1 = 2h
m2 = 2m
h2 = h
Таким образом, получим, что
E1 = mg2h = 2mgh,
а E2 = 2mgh,
то есть E1 = E2.
Ответ: E1 = E2.
Закон сохранения энергии
В физике и правда ничего не исчезает бесследно.
Чтобы это как-то выразить, используют законы сохранения. В случае с энергией — Закон сохранения энергии.
Закон сохранения энергии Полная механическая энергия замкнутой системы остается постоянной. |
Полная механическая энергия — это сумма кинетической и потенциальной энергий. Математически этот закон описывается так:
Закон сохранения энергии Еполн. мех. = Еп + Eк = const Еполн. Еп — потенциальная энергия [Дж] Ек — кинетическая энергия [Дж] const — постоянная величина |
мех. — полная механическая энергия системы [Дж]Задачка раз
Мяч бросают вертикально вверх с поверхности Земли. Сопротивление воздуха пренебрежимо мало. Как изменится высота подъёма мяча при увеличении начальной скорости мяча в 2 раза?
Решение:
Должен выполняться закон сохранения энергии:
В начальный момент времени высота равна нулю, значит Еп = 0. В этот же момент времени Ек максимальна.
В конечный момент времени все наоборот — кинетическая энергия равна нулю, так как мяч уже не может лететь выше, а вот потенциальная максимальна, так как мяч докинули до максимальной высоты.
Это можно описать соотношением:
Еп1 + Ек1 = Еп2 + Ек2
0 + Ек1 = Еп2 + 0
Ек1 = Еп2
Разделим на массу левую и правую часть
Из соотношения видно, что высота прямо пропорциональна квадрату начальной скорости, значит при увеличении начальной скорости мяча в два раза, высота должна увеличиться в 4 раза.
Ответ: высота увеличится в 4 раза
Задачка два
Тело массой m, брошенное с поверхности земли вертикально вверх с начальной скоростью v0, поднялось на максимальную высоту h0. Сопротивление воздуха пренебрежимо мало. Чему будет равна полная механическая энергия тела на некоторой промежуточной высоте h?
Решение
По закону сохранения энергии полная механическая энергия изолированной системы остаётся постоянной.
В максимальной точке подъёма скорость тела равна нулю, а значит, оно будет обладать исключительно потенциальной энергией Емех = Еп = mgh0.
Таким образом, на некоторой промежуточной высоте h, тело будет обладать и кинетической и потенциальной энергией, но их сумма будет иметь значение Емех = mgh0.
Ответ: Емех = mgh0.
Задачка три
Мяч массой 100 г бросили вертикально вверх с поверхности земли с начальной скоростью 6 м/с. На какой высоте относительно земли мяч имел скорость 2 м/с? Сопротивлением воздуха пренебречь.
Решение:
Переведем массу из граммов в килограммы:
m = 100 г = 0,1 кг
У поверхности земли полная механическая энергия мяча равна его кинетической энергии:
Дж
На высоте h потенциальная энергия мяча есть разность полной механической энергии и кинетической энергии:
Дж
м
Ответ: мяч имел скорость 2 м/с на высоте 1,6 м
Переход механической энергии во внутреннюю
Внутренняя энергия — это сумма кинетической энергии хаотичного теплового движения молекул и потенциальной энергии их взаимодействия.
То есть та энергия, которая запасена у тела за счет его собственных параметров.
Часто механическая энергия переходит во внутреннюю. Происходит этот процесс путем совершения механической работы над телом. Например, если сгибать и разгибать проволоку — она будет нагреваться.
Или если кинуть мяч в стену, часть энергии при ударе перейдет во внутреннюю.
Задачка
Какая часть начальной кинетической энергии мяча при ударе о стену перейдет во внутреннюю, если полная механическая энергия вначале в два раза больше, чем в конце?
Решение:
В самом начале у мяча есть только кинетическая энергия, то есть Емех = Ек.
В конце механическая энергия равна половине начальной, то есть Емех/2 = Ек/2
Часть энергии уходит во внутреннюю, значит Еполн = Емех/2 + Евнутр
Емех = Емех/2 + Евнутр
Емех/2 = Евнутр
Евнутр = Ек/2
Ответ: во внутреннюю перейдет половина начальной кинетической энергии
Закон сохранения энергии в тепловых процессах
Чтобы закон сохранения энергии для тепловых процессов был сформулирован, было сделано два важных шага.
Сначала французский математик и физик Жан Батист Фурье установил один из основных законов теплопроводности. А потом Сади Карно определил, что тепловую энергию можно превратить в механическую.
Вот что сформулировал Фурье:
При переходе теплоты от более горячего тела к более холодному температуры тел постепенно выравниваются и становятся едиными для обоих тел — наступает состояние термодинамического равновесия. |
Таким образом, первым важным открытием было открытие того факта, что все протекающие без участия внешних сил тепловые процессы необратимы.
Дальше Карно установил, что тепловую энергию, которой обладает нагретое тело, непосредственно невозможно превратить в механическую энергию для производства работы. Это можно сделать, только если часть тепловой энергии тела с большей температурой передать другому телу с меньшей температурой и, следовательно, нагреть его до более высокой температуры.
Закон сохранения энергии в тепловых процессах При теплообмене двух или нескольких тел абсолютное количество теплоты, которое отдано более нагретым телом, равно количеству теплоты, которое получено менее нагретым телом. |
Математически его можно описать так:
Уравнение теплового баланса Qотд = Qпол Qотд — отданное системой количество теплоты [Дж] Qпол — полученное системой количество теплоты [Дж] |
Данное равенство называется уравнением теплового баланса.
В реальных опытах обычно получается, что отданное более нагретым телом количество теплоты больше количества теплоты, полученного менее нагретым телом:
Это объясняется тем, что некоторое количество теплоты при теплообмене передаётся окружающему воздуху, а ещё часть — сосуду, в котором происходит теплообмен.
Чтобы разобраться в задачках, читайте нашу статью про агрегатные состояния вещества.
Задачка раз
Сколько граммов спирта нужно сжечь в спиртовке, чтобы нагреть на ней воду массой 580 г на 80 °С, если учесть, что на нагревание пошло 20% затраченной энергии.
Удельная теплота сгорания спирта 2,9 · 107 Дж/кг, удельная теплоёмкость воды 4200 Дж/(кг · °С).
Решение:
При нагревании тело получает количество теплоты
Q = cmΔt ,
где c — удельная теплоемкость вещества
При сгорании тела выделяется энергия
Qсгор = q · mсгор,
где q — удельная теплота сгорания топлива
По условию задачи нам известно, что на нагревание воды пошло 20% энергии, полученной при горении спирта.
То есть:
Ответ: масса сгоревшего топлива равна 33,6 г.
Задачка два
Какое минимальное количество теплоты необходимо для превращения в воду 500 г льда, взятого при температуре −10 °С? Потерями энергии на нагревание окружающего воздуха пренебречь. Удельная теплоемкость льда равна 2100 Дж/кг · ℃, удельная теплота плавления льда равна 3,3 · 105 Дж/кг.
Решение:
Для нагревания льда до температуры плавления необходимо:
Qнагрев = cmΔt
Qнагрев = 2100 · 0,5 · (10 − 0) = 10 500 Дж
Для превращения льда в воду:
Qпл = λm
Qпл = 3,3 · 105 · 0,5 = 165 000 Дж
Таким образом, для превращения необходимо затратить:
Q = Qнагрев + Qпл = 10 500 + 165 000 = 175 500 Дж = 175,5 кДж
Ответ: чтобы превратить 0,5 кг льда в воду при заданных условиях необходимо 175,5 кДж тепла.
Карина Хачатурян
К предыдущей статье
Давление газа на стенки сосуда
К следующей статье
Вынужденные колебания
Получите индивидуальный план обучения физике на бесплатном вводном уроке
На вводном уроке с методистом
Выявим пробелы в знаниях и дадим советы по обучению
Расскажем, как проходят занятия
Подберём курс
Правда о возврате энергии в вашу обувь
Реклама убедительна. Adidas утверждает, что материал промежуточной подошвы Boost «заряжает каждый шаг бесконечным источником легкой и быстрой энергии». Пена Puma IGNITE обещает: «Энергия на входе. Больше энергии на выходе». Saucony говорит, что их новая пена Everun даст вам «повышенный возврат энергии» и «ощущение живости под ногами».
Другие компании требуют присоединиться к движению за возврат энергии.
Кто бы не хотел беговые кроссовки, которые не только защищают ваши ноги, но и придают вам энергии во время бега? Однако, прежде чем выложить деньги за новую пару кроссовок, найдите минутку, чтобы определить, что правда, что подразумевается и что означает «возврат энергии».
Не источник энергии
Хотя реклама может подразумевать это, на самом деле ни один материал не будет производить энергию, которая толкает вас по дороге. Эти пены не противоречат закону сохранения энергии. Один из фундаментальных законов физики гласит, что никакая система не создает и не уничтожает энергию — энергию можно только преобразовать. Любая энергия, возвращаемая кроссовками, сначала вкладывалась в ваш шаг.
Мартин Шортен, эксперт по биомеханике и глава Runner’s World Shoe Lab использует устройство, которое сжимает подошвы обуви, а затем измеряет процент входной энергии, которая восстанавливается во время отскока.
Обувь, которая вернет всю энергию, наберет 100 процентов. Большинство обуви с традиционной пеной EVA, как правило, попадают в процентили от 50 до 60 th . Лучшие новые пены возвращают 70+ процентов энергии.
При этом 30 процентов энергии, которая уходит в обувь, теряется в виде тепла. Так что не ждите, что какой-то сверхчеловеческий толчок подтолкнет вас вперед.
Обувные компании согласны, что этого ожидать не стоит. «Ничто из того, что я видел, не дает положительного возврата энергии», — говорит Крис Брюэр, директор по беговым категориям Adidas.
«Мы не собираемся утверждать, что обувь с Everun снизит ваши затраты на бег, — говорит Спенсер Уайт, вице-президент Saucony’s Human Performance & Innovation Lab.
Puma ясно дает понять, что «больше» в «большем количестве энергии» является сравнительным; они означают больше выхода, чем от других пен, не больше общей энергии, чем уходит.
Приложенная энергия
Материалы позволяют уменьшить количество энергии, теряемой обувью. И это хорошо — никто не хочет тратить энергию на каждый шаг. Но делает ли это вас лучшим бегуном? Может быть. Необходимо учитывать два фактора: масштаб и сроки.
Шортен отмечает, что энергия и восстановительные силы, поступающие от мышц и сухожилий ног во время бега, более чем в 10 раз превышают те, которые возникают в обуви. Поскольку любая обувь возвращает часть энергии, разница в возврате энергии между лучшей и худшей обувью составляет не более одного процента энергии вашего шага. Для бегуна стоит потратить один процент времени или усилий, но вы увидите эти выгоды, только если вся энергия, возвращаемая кроссовками, будет направлена непосредственно на то, чтобы вы стали быстрее.
Дело в том, что даже если подошва отскочила сильнее, чем была сжата, маловероятно, что она могла бы толкать вас каким-либо значимым образом.
Бег включает в себя сложное взаимодействие сил, которые генерируются вашими мышцами, сухожилиями и костями в контексте гравитации и трения. Для того, чтобы эта энергия была применена к вашему шагу, она должна быть возвращена в нужное время, с нужной частотой и в правильном месте, объясняет эксперт по биомеханике Бенно Нигг в своей книге «Биомеханика спортивной обуви 9».0013 .
Промышленности еще предстоит усовершенствовать все эти переменные, будь то отскок от упругой пены или механических батутов, труб или пружин, таких как те, которые используются Newton, On и Spira.
Шортен также объясняет, что время и частота различны в зависимости от веса, шага и скорости каждого бегуна. «Отдача энергии — это не свойство обуви или материала», — говорит Шортен. «Это результат, который зависит от приложенных сил».
То, что кажется правильным одному бегуну, может поглотить шаг следующего. «Вопрос в том, как работает ваше тело, а не только в том, как работает обувь», — говорит Уайт.
Чем точнее вы настроите отдачу энергии, тем уже для более узкого круга бегунов она будет хорошо работать, что еще больше уменьшит вероятность того, что она идеально подойдет вам, и уменьшит расход энергии.
Учтите также, что другие переменные могут изменить потребление энергии так же или даже больше, чем отскок подошвы. «Этот материал [возврат энергии] довольно тяжелый», — отмечает Саймон Бартольд, ортопед, эксперт в области биомеханики и нынешний консультант Salomon. «Вес оказывает большое влияние на энергетику бега. Исследования показали, что на каждые 100 граммов [3,5 унции], добавленных к ноге, затраты энергии увеличиваются на один процент».
Шортен, не исключая возможных преимуществ амортизирующей промежуточной подошвы, говорит: «Потенциальные и пока еще недоказанные преимущества возврата энергии необходимо сопоставлять с известными преимуществами амортизации, стабильности, легкости и гибкости в отношении производительности и предотвращения травм.
”
Lively Response
Даже если межподошва не возвращает энергию вашему шагу, не отказывайтесь от нового пеноматериала. Происходит что-то еще, что заставляет вас чувствовать себя хорошо, когда вы бегаете в них. «Эти материалы приносят мгновенное удовлетворение», — говорит Бартольд. «Нет никаких сомнений, что они чувствуют себя фантастически при первой примерке».
То, что вы чувствуете под ногами, — это сочетание амортизации и отзывчивости. Оба эти слова могут и использовались для обозначения самых разных вещей.
Когда дело доходит до амортизации, мы в основном думаем о снижении ударной нагрузки при приземлении. «Мы не уверены, что ищем правильный компонент амортизации», — говорит Бартольд. «Если мы говорим только об ослаблении начального воздействия или даже о начальной скорости воздействия (называемой скоростью нагрузки), нет очень веских доказательств того, что это важно. В игру вступают другие силы, которые могут быть гораздо важнее».
Исследования показывают, что ваши мышцы и сухожилия гораздо лучше справляются с задачей снижения общей силы удара, чем подошва вашей обуви. Более важной функцией амортизации может быть распределение нагрузки по стопе. Это объясняет, почему те, кто несколько лет назад перешел на минимальную обувь, часто вылечивали свои проблемы с бедрами и коленями, но получали переломы пальцев ног или костей стопы.
Когда амортизация зависит от удара, ее увеличение традиционно снижает отзывчивость обуви. Отзывчивость означает обувь, которую вы можете быстро и с большим усилием «вытолкнуть» — обувь, которая кажется быстрой. «Отзывчивость в конечном итоге стала жесткостью», — говорит Брюэр о том, как обычно создаются промежуточные подошвы. «И амортизация и отзывчивость были взаимоисключающими». У вас была либо твердая обувь, которая позволяла вам направлять энергию непосредственно в движение, либо мягкая, которая амортизировала, поглощая и рассеивая эту энергию.
Пенопласты с высокой отдачей энергии пытаются объединить эти два свойства. Они отклоняются больше, чем традиционные пеноматериалы аналогичной плотности, позволяя выступающим частям вашей стопы утонуть, а затем обтекая их, распределяя силы по подошве. В то же время они лучше сохраняют энергию этого сжатия и быстро возвращаются к своей первоначальной форме, обеспечивая отзывчивое ощущение, когда они отталкиваются от нижней части стопы во время отталкивания.
«Все дело в создании платформы, которая позволяет стопе приземляться и отскакивать назад, снижая потери энергии до такой степени, что возникает ощущение гиперподушки, гиперотскока», — говорит Брюэр.
Bottom Line
Движение за счет «бесконечной энергии» — это научная фантастика, а не то, чего можно ожидать от обуви. Ботинки — это не двигатель, но они как шины и амортизаторы, настраивающие связь между трансмиссией и землей.
Новые пеноматериалы обеспечивают приятное ощущение упругости, которое может зарядить вас энергией, если они соответствуют динамике вашего шага.
Эта «энергия» исходит от уникального ощущения, которое сочетает в себе мягкость амортизирующей обуви с мощным и быстрым оборотом отзывчивой обуви.
Неудивительно, что каждая компания выпускает собственную «энергетическую» пену.
Эффект батута и возврат энергии – Вимази
Многие из нас слышали термин «батут», используемый людьми для описания ощущения от определенных кроссовок. Но что это на самом деле означает с точки зрения энергии, которую вы тратите во время бега?
Я обнаружил, что описание того, как работают настоящие батуты, дает важные сведения о том, как работает человеческое тело. Затем, различая батут и человека, мы можем понять, что происходит в так называемой суперобуви.
Если вы когда-нибудь прыгали на батуте, это будет звучать интуитивно. Батут работает как гигантская пружина (гигантская по сравнению с человеком-батутистом), где расположенные по периметру витки стальной пружины обладают определенной жесткостью, а натянутое между ними полотно может гнуться, не растягиваясь.
Когда массивный предмет, например батутист, падает под действием силы тяжести на батут, кинетическая энергия тела вытягивает витки пружины из состояния равновесия. Батутист испытывает ощущение погружения в батут, а затем его снова подбрасывает в воздух. Опишем это немного подробнее.
Движение батутиста при соприкосновении с батутом может быть описано в очень хорошем приближении с помощью закона Гука
𝐹 = 𝑘𝑥
центр масса опускается ниже точки равновесия (поверхность батута перед приземлением на нее), а k — это число, называемое жесткостью пружины . Постоянная пружины описывает общую жесткость батута. Обратите внимание, что есть две отдельные части прыжков на батуте: часть, когда вы касаетесь холста, и часть, когда вы находитесь в воздухе. Закон Гука применим только к предмету, соприкасающемуся с холстом. Это важно, потому что время, в течение которого батутист находится в воздухе, отличается от времени, в течение которого он касается полотна.
Мы знаем это интуитивно, наблюдая за гимнасткой или сами прыгая на батуте. Но различие важно.
Батут, как и другие пружины, подчиняющиеся закону Гука, имеет собственную частоту колебаний , которая зависит от массы батута и постоянной пружины батута k. Мы можем посмотреть на математическое уравнение для собственной частоты, но важно получить интуитивное представление о том, что такое собственная частота.
Вот уравнение, описывающее собственную частоту
, где греческий символ w (омега) называется угловой частотой, а m – масса. Думайте об угловой частоте как о скорости колебаний или о том, как быстро она снижается и увеличивается. На словах это выражение говорит о том, что при большей жесткости пружины ( k больше), частота выше (что означает, что период времени короче). А когда масса больше, частота медленнее. Это также должно иметь интуитивный смысл, потому что более тяжелая масса будет растягивать батут дальше, поэтому ему потребуется больше времени, чтобы растянуться, а затем прийти в норму.
И наоборот, более жесткая пружина не будет растягиваться так сильно, поэтому потребуется меньше времени для растяжения и отдачи.
Наиболее важным выводом из приведенного выше обсуждения закона Гука является то, что собственная частота зависит только от массы и жесткости пружины. Неважно, как высоко прыгает батутист или с какой силой он приземляется: время, необходимое для растяжки и отскока, будет одинаковым, независимо от высоты прыжка. Это оказывается очень полезной вещью для батутистов, потому что позволяет синхронизировать сгибание ног с батутом. После нескольких повторений на батуте мы определяем, сколько времени это займет (т. е. мысленно отслеживаем естественную частоту), чтобы согнуть колени при опускании и разогнуть их, когда батут подталкивает нас вверх. Это называется быть в резонанс с батутом и это то, что позволяет нам прыгать все выше и выше.
Самое важное, что нужно помнить о резонансе, это то, что наши тела должны соответствовать собственной частоте батута, чтобы получить отдачу энергии, которая подталкивает нас выше.
Мы должны делать это сознательно, и это требует некоторой практики. Батут не подстраивает свою частоту под нашу. Если мы не очень хорошо рассчитываем время прыжков на батуте, мы отталкиваемся в неподходящий момент и не получаем эффекта отдачи энергии. То же самое касается трамплина для прыжков в воду и гимнастических трамплинов. Дело не в том, как сильно мы отталкиваемся, а о времени отталкивания.
Какое отношение это имеет к бегу и кроссовкам? Во-первых, подумайте о беге босиком. Когда мы бежим, время, в течение которого мы отталкиваемся от земли, определяется нашим телом. Это определяющая функция нашего каденса и длины шага (математика становится немного жесткой). Однако важным моментом является то, что время контакта устанавливается нашим телом.
А теперь представьте, что мы подложили под ноги пружины и побежали. Время контакта по-прежнему устанавливается нашим телом. Если мы захотим, мы можем бегать босиком с определенной частотой шагов и длиной шага, затем пристегиваться ремнями к нашим ногам и бежать с той же частотой шагов и длиной шага.
