Легкая пуля весит всего несколько граммов, но когда ею стреляют из пистолета, она летит на сверхзвуковой скорости и пробивает толстую деревянную доску. Зато автомобиль такой тяжелый, что несет много кинетической энергии и при неторопливой езде. Доску он может сломать, даже если наедет на нее очень осторожно.
Вообще, автомобиль может сломать доску, даже если будет стоять на ней неподвижно. Он сомнет прочное дерево благодаря энергии, которую дает сама Земля.
Масса нашей планеты притягивает все, что находится на ней и поблизости. Подпрыгнувший мальчик обязательно приземлится, подброшенный камень упадет. Если б не было стола, чашка упала бы и разбилась – в ней словно накоплена энергия притяжения, готовая перейти в кинетическую. Эту энергию называют гравитационной. Благодаря ей самокат или велосипед ускоряется и быстро катится вниз, под горку.
Устроена она почти как кинетическая: чем больше весит предмет и чем выше его поднять, тем больше накопится гравитационной энергии. Чем выше подбросили камень, тем сильнее он ударит о землю. А можно провести вот какой эксперимент: подставьте руку под кран с водой. Чем ниже будет рука, тем сильнее будет на нее давить струя. Ведь высота, с которой падает вода, при этом больше.
Обычные качели без устали превращают гравитационную энергию в кинетическую, а потом обратно. Они взлетают вверх, замедляясь, пока на мгновение не остановятся в самой высокой точке. В этот момент вся энергия движения переходит в гравитационную и начинается падение. В нижней точке скорость качелей самая большая – они накопили кинетическую энергию, благодаря которой начинают новый взлет.
Потоки воды огромной силы раскручивают тяжелые и мощные генераторы водных станций, или гидроэлектростанций – для краткости их называют ГЭС. Строители перегораживают плотинами целые реки, и те разливаются широкими искусственными морями – водохранилищами.
Можно сказать, что хранится в них не вода, а сила огромной массы жидкости, которая стремится течь дальше, вниз. Как аккумуляторы накапливают химическую энергию, так водохранилища – гравитационную.
Если проделать в плотине отверстие, эта энергия начнет переходить в движение воды. Словно из гигантского крана, вода хлынет мощным потоком, от которого легко раскрутится даже самый тяжелый электрический генератор. Так ГЭС накапливает гравитационную энергию, превращает ее в кинетическую, а затем получает самую нужную и полезную – электрическую.
Водохранилища некоторых ГЭС так велики, что их называют искусственными морями. Там, где река перегорожена плотиной, они разливаются, затапливая все вокруг. Много старинных поселений и даже городов из-за этого оказываются сегодня под водой. Например, перед строительством на Волге Куйбышевского водохранилища – третьего по площади в мире – пришлось переселить 150 тысяч человек, которые жили на его месте.
Генераторы позволяют получать электричество из кинетической энергии своего вращения. Чтобы раскрутить генераторы, разные электростанции используют разные силы: ветер, поток воды или мощную струю пара.
Заимствуя энергию Солнца, ядерного топлива или недр нашей Земли, электростанции превращают ее из одной формы в другую, пока не получат ток. А уж он побежит по паутине проводов и быстро дойдет до нас и наших электроприборов, заряжая батарейки, разогревая чайники и так далее.
Молния – это тоже ток, только очень короткий. Энергии одной молнии хватило бы обычной семье примерно на месяц или на то, чтобы вскипятить тысячу чайников. Но вся эта энергия высвобождается в доли секунды в одной точке, поэтому удар молнии так опасен.
Посмотрите на цепочки превращений энергии из одной формы в другую и угадайте, о каких электростанциях идет речь:
