A PHYSICS BOOK ABOUT ENERGY
每一焦耳
能量不会被用掉,
它只是换了地方。
3 节课 · 8 类能量储存 · 全部数值由公式实时计算
灵感致敬 Techartist《Every Joule》,本页为独立重写的中文演示实现
LESSON 01
能量储存库
系统发生变化时,能量从一个储存库转移到另一个储存库。能量不是会流动的液体,罐子只是记账的工具。
Ep = m · g · h
g = 9.8 N/kg · 单位:焦耳(J)
- 系统——一个或一组物体
- 储存库——系统持有能量的方式(共 8 类)
- 路径——能量在储存库之间转移的方式
先猜一猜(PREDICT)
一本课本从书架掉到地板上,停下来以后,它的能量去哪儿了?
WHY? 掀起来 ↗
答案 B。下落时,重力储存库清空进动能储存库;落地瞬间,能量传给书、地板和空气的热储存库,还有一点声能。
没有能量被「用掉」——只是散开到了难以利用的地方。
CHALLENGE
点亮全部八只罐子 → 盖第壹枚章
点一点场景里的东西,看它点亮哪只罐子
LESSON 02
升与降
球沿弯轨滚下,重力储存库清空进动能储存库。打开摩擦,一部分能量就溜进轨道和空气的热储存库。
Ep = m·g·h Ek = ½·m·v²
球 1.0 kg · g = 9.8 N/kg · 全部为模拟计算值
- 动能储存库——运动着的物体持有
- 重力储存库——被举高的物体持有
- 摩擦——把机械能变成热的路径
先猜一猜(PREDICT)
把球拖到轨道一侧高处松手,它会冲到另一侧多高?
WHY? 掀起来 ↗
答案 B。能量守恒:总账不变,球最多回到起始高度。摩擦开着时,一部分能量持续倒进热储存库,每一轮都比上一轮矮。
重量不影响高度——m 同时出现在 Ep 和 Ek 里,约掉了。
CHALLENGE
「开摩擦」和「关摩擦」各跑一次,亲手比一比 → 盖第贰枚章
把球拖上轨道高处,松手
h = — m · v = — m/s
LESSON 03
弹跳的球
每次落地弹起,球都比上一次矮。能量没有消失——每次碰撞都有一份倒进了球、地板和空气的热储存库,还有一点声能。
Ek = ½·m·v² Ebefore = Eafter
恢复系数 0.82(示意值)· 总账永远相等
- 碰撞——能量转移最快的路径之一
- 声能——碰撞中散出的一小份(最终也变成热)
- 守恒——少了的每一焦耳,都有去处
先猜一猜(PREDICT)
球越弹越矮,那些能量去哪儿了?
WHY? 掀起来 ↗
答案 C。每一次碰撞,动能都按比例分成两份:一份让球弹回(×0.82,示意值),一份变成热和声音。
所以高度每次打折——不是能量少了,是能量散开了。
CHALLENGE
让球自己停下来,看看最后一格能量去了哪里 → 盖第叁枚章
把球拖到高处,松手让它落下来
h = — m · 弹跳 0 次