Кинетическая и потенциальная энергии.
Кинетическая энергиятела (системы) – это энергия механического движения тела (системы).Если на тело действует сила, которая изменяет его скорость, то работа этой силы будет равен изменению кинетической энергии тела:
Используя второй закон Ньютона:
(5)
Можно определить вид кинетической энергии:
(6)
Кинетическая энергия зависит от выбора системы отсчета.
Потенциальная энергия –механическая энергия системы тел, определяемая их взаимным расположением и характером взаимодействия между ними.
В зависимости от характера работы силы делят на консервативные и диссипативные.Поле консервативных сил называют потенциальным.Тело, находясь в потенциальном поле, обладает потенциальной энергией П. Работа консервативных сил при малом изменении положения тел равна изменению потенциальной энергии, взятую со знаком минус, т.к. работа происходит за счет убыли потенциальной энергии:
(7)
Следовательно, учитывая формулу (2) можно записать:
(8)
Для консервативных сил:
(9)
или в векторной форме:
(10)
Конкретный вид функции П зависит от характера силового поля. Например, потенциальная энергия тела массой m, поднятого на высоту h над поверхностью Земли, определится
. (11)
Потенциальная энергия упругодеформированного тела определяется по формуле:
П= . (12)
Закон сохранения механической энергии.В системе тел, между которыми действуют только консервативные силы, полная механическая энергия сохраняется, т.е. не изменяется со временем:
(13)
Это выражение представляет собой закон сохранения механической энергии.
Закон сохранения механической энергии связан с однородностью времени. В системах, где действуют диссипативные силы, механическая энергия уменьшается за счет преобразования в другие виды энергии.
В реальных условиях практически всегда действуют силы трения и поэтому закон сохранения механической энергии, точно говоря, не выполняется. Однако, во многих задачах, при малых значениях сил трения, в пределах ошибки, можно считать системы консервативными и используя закон сохранения механической энергии решать многие задачи, например: удар абсолютно упругих тел, нахождение второй космической скорости и т.д.
Закон сохранения механической энергии для консервативных систем и также связан с однородностью времени. Например, при свободном падении тела в поле силы тяжести его скорость и пройденный путь зависят лишь от начальной скорости и продолжительности свободного падения тела и не зависят от того, когда тело начало падать. Строго говоря, все системы в природе являются диссипативными системами Процесс постепенного уменьшения энергии за счет преобразования в другие формы энергии получил название диссипации (или рассеяния) энергии.
Дата добавления: 2016-09-26; просмотров: 1192;