В каких случаях выполняется закон сохранения механической энергии?

12 ответов на вопрос “В каких случаях выполняется закон сохранения механической энергии?”

  1. Manarad Ответить

    Кинетическая и потенциальная энергия

    Энергия тела — физическая величина, определяющая работу наблюдаемого тела или системы тел за бесконечно долгое время.
    В изучении механических явлений рассматривают потенциальную и кинетическую энергии.
    Единица энергии в СИ 1 Джоуль (Дж).
    Кинетическая энергия — энергия, которой обладает тело в движении (вращении, перемещении в пространстве).
    Футбольный мяч, летящий в ворота, летящая в цель стрела, выпущенная метким лучником, едущие с горы сани с сидящим в них хохочущим ребенком — все они во время движения характеризуются кинетической энергией.
    Кинетическая энергия напрямую зависит от массы тела и скорости перемещения.
    Формула кинетической энергии Ек = mv2/2
    Где где m — масса объекта;
    v — скорость перемещения объекта в конкретной точке.
    Потенциальная энергия. Само по себе тело потенциальной энергией не обладает. Этот вид энергии характеризует взаимосвязь элементов объекта или двух отдельных тел в пространстве.
    Стоящие на вершине холма санки, стрела, вложенная лучником в натянутую тетиву, ядро в стволе средневековой пушки — пример объекта, обладающего потенциальной энергией.
    Потенциальная энергия бывает положительной или отрицательной относительно определенного условного нулевого уровня, принятого для системы координат:
    сила тяжести,
    сила упругости,
    архимедова сила
    Потенциальная энергия объекта зависит от приложенных к нему сил.
    Если оценивать расположение объекта в отношении уровня Земли, то потенциальная энергия объекта на поверхности планеты принимается за ноль.
    Уравнение Еп = m?h поможет рассчитать потенциальную энергию на высоте h:
    где m — масса тела;
    ? – ускорение свободного падения;
    h — высота центров масс объектов относительно поверхности планеты;
    ? = 9,8 м/с2
    Потенциальная энергия упруго деформированного объекта (пружины) рассчитывается согласно уравнению:
    Еп = k·(?x)2/2,
    где k — коэффициент жёсткости,
    ?x — изменение длины объекта вследствие его сжатия или растяжения.
    Подробно различные виды потенциальной энергии разбираются на странице 131 учебника «Физика 10 кл. под редакцией Касьянова В. А.»

  2. Саня_RuN Ответить

    Если тела, составляющие замкнутую механическую систему, взаимодействуют между собой только посредством сил тяготения и упругости, то работа этих сил равна разности потенциальной энергии:
    . (5.14)
    По теореме о кинетической энергии эта работа равна изменению кинетической энергии тел:
    . (5.15)
    Следовательно:
    или . (5.16)
    Сумма кинетической и потенциальной энергии тел, составляющих замкнутую систему и взаимодействующих между собой посредством сил тяготения и сил упругости, остается неизменной.
    Сумма E = Ek + Ep есть полная механическая энергия. Получили закон сохранения полной механической энергии:
    . (5.17)
    Закон сохранения механической энергии выполняется только тогда, когда тела в замкнутой системе взаимодействуют между собой консервативными силами, то есть силами, для которых можно ввести понятие потенциальной энергии.
    В реальных условиях практически всегда на движущиеся тела наряду с силами тяготения, силами упругости и другими консервативными силами действуют силы трения или силы сопротивления среды.
    Сила трения не является консервативной. Работа силы трения зависит от длины пути.
    Если между телами, составляющими замкнутую систему, действуют силы трения, то механическая энергия не сохраняется. Часть механической энергии превращается во внутреннюю энергию тел (нагревание).
    При любых физических взаимодействиях энергия не возникает и не исчезает. Она лишь превращается из одной формы в другую.
    Этот экспериментально установленный факт выражает фундаментальный закон природы – закон сохранения и превращения энергии.
    Закон сохранения механической энергии и закон сохранения импульса позволяют находить решения механических задач в тех случаях, когда действующие силы неизвестны. Примером такого рода задач является ударное взаимодействие тел.
    Ударом (или столкновением) принято называть кратковременное взаимодействие тел, в результате которого их скорости испытывают значительные изменения. Во время столкновения тел между ними действуют кратковременные ударные силы, величина которых, как правило, неизвестна. Поэтому нельзя рассматривать ударное взаимодействие непосредственно с помощью законов Ньютона. Применение законов сохранения энергии и импульса во многих случаях позволяет исключить из рассмотрения сам процесс столкновения и получить связь между скоростями тел до и после столкновения, минуя все промежуточные значения этих величин.
    В механике часто используются две модели ударного взаимодействия – абсолютно упругий и абсолютно неупругий удары.
    Абсолютно неупругим ударом называют такое ударное взаимодействие, при котором тела соединяются (слипаются) друг с другом и движутся дальше как одно тело.
    При абсолютно неупругом ударе механическая энергия не сохраняется. Она частично или полностью переходит во внутреннюю энергию тел (нагревание).
    Абсолютно упругим ударом называется столкновение, при котором сохраняется механическая энергия системы тел.
    При абсолютно упругом ударе наряду с законом сохранения импульса выполняется закон сохранения механической энергии.

  3. Nejora Ответить

    Суммарная механическая энергия системы () — это энергия механического энергия и взаимодействия:

    где — кинетическая энергия тела; — потенциальная энергия тела.
    Закон сохранения энергии создан в результате обобщения эмпирических данных. Идея такого закона принадлежала М.В. Ломоносову, который представил закон сохранения материи и движения. Количественно закон сформулировали немецкий врач Ю. Майер и ученый — естествоиспытатель. Гельмгольц.

    Формулировка закона сохранения механической энергии

    Если в системе тел действуют исключительно силы, которые являются консервативными, то суммарная механическая энергия остается неизменной во времени. (Консервативными (потенциальными) называют силы, работа которых не зависит: от вида траектории, точки к которой приложены данные силы, закона, который описывает движение этого тела, и определено исключительно начальной и конечной точками траектории движения тела (материальной точки)).
    Механические системы, в которых действуют исключительно консервативные силы, называют консервативными системами.
    Еще одной формулировкой закона сохранения механической энергии считают следующую:
    Для консервативных систем суммарная механическая энергия системы величина неизменная.
    Математическая формулировка закона сохранения механической энергии имеет вид:

    Значение закона сохранения механической энергии

    Данный закон связан со свойством однородности времени. Что означает инвариантность законов физики относительно выбора начала временного отсчета.
    В диссипативных системах механическая энергия уменьшается, так как происходит преобразование механической энергии в немеханические ее виды. Такой процесс называют рассеянием (диссипацией) энергии.
    В консервативных системах полная механическая энергия постоянна. Происходят переходы кинетической энергии в потенциальную и наоборот. Следовательно, закон сохранения механической энергии отражает не только сохранение энергии количественно, но указывает на качественную сторону взаимного превращения разных форм движения друг в друга.
    Закон сохранения и превращения энергии является фундаментальным законом природы. Он выполняется и в макро и микро мире.

    Примеры решения задач

  4. Archail Ответить


    откуда
    const,
    что и требовалось доказать.
    Закон сохранения механической энергии связан с однородностью времени, т.е. инвариантностью физических законов относительно выбора начала отсчета времени.
    Механические системы, на тела которых действуют только консервативные силы (внутренние и внешние), называются консервативными системами. Системы, в которых механическая энергия постепенно уменьшается за счет преобразования в другие виды энергии, называются диссипативными (диссипация – рассеяние энергии). Строго говоря, все системы в природе являются диссипативными и в них закон сохранения механической энергии нарушается. Однако при изменении механической энергии всегда возникает эквивалентное количество энергии другого вида. Таким образом, энергия никогда не исчезает и не появляется вновь, она лишь превращается из одного вида в другой. В этом состоит физическая сущность закона сохранения и превращения энергии – сущность неуничтожимости материи и ее движения.
    Во многих задачах рассматривается одномерное движение тела, потенциальная энергия которого является функцией лишь одной переменной (например, координаты х), т.е. Еп = f(х). График зависимости потенциальной энергии от некоторого аргумента называется потенциальной кривой, анализ которой позволяет определить характер движения тела.
    В общем случае потенциальная кривая может иметь достаточно сложный вид, например с несколькими максимумами и минимумами (рис. 3.6).
    Проанализируем эту потенциальную кривую в предположении, что система консервативна и в ней выполняется закон сохранения энергии в форме (3.11). Если W– заданная полная энергия тела, то тело может находиться только там, где Еп(х) ?W, т.е. в областях I и III. Переходить из области I в область III и обратно тело не может, так как ему препятствует потенциальный барьер CDG, ширина которого равна интервалу значений х, при которых Еп >W, а его высота определяется разностью Епmax-W. Для того чтобы тело смогло преодолеть потенциальный барьер, ему необходимо сообщить дополнительную энергию, равную высоте барьера или превышающую ее. В области I тело с полной энергией W оказывается «запертым» в потенциальной яме ABC и совершает колебания между точками с координатами хА и хС.
    В точке В с координатой хО потенциальная энергия тела минимальна. Так как действующая на тело сила , а условие минимума потенциальной энергии , то в точке В Fx=0. При смещении тела из положения хО в результате малых возмущений в системе оно испытывает действие возвращающей силы, поэтому положение хО является положением устойчивого равновесия. Указанные условия выполняются и для точки х* (для Епmax). Однако эта точка соответствует положению неустойчивого равновесия, так как при малых возмущениях в системе появляется сила, стремящаяся удалить тело от этого положения. Таким образом, в состоянии устойчивого равновесия замкнутой консервативной системы ее потенциальная энергия имеет минимальное значение, а в состоянии неустойчивого равновесия – максимальное значение.
    Рассмотрим применение закона сохранения энергии в механике к расчету абсолютно упругого прямого центрального удара двух шаров. Абсолютно упругим называется такой удар, в результате которого не происходит превращения механической энергии системы соударяющихся тел в другие виды энергии.
    Пусть два абсолютно упругих шара массами m1 и m2 до удара движутся поступательно со скоростями и , направленными в одну сторону вдоль линии их центров, причем (рис. 3.7, а). Требуется найти скорости шаров и после их соударения (рис. 3.7, б).
    По закону сохранения энергии в механике имеем:
    (3.15)
    Шары движутся в горизонтальной плоскости, поэтому их потенциальная энергия в поле тяготения Земли при ударе не изменяется, т.е.

    Тогда из уравнения (3.15) получаем:
    (3.16)
    С другой стороны, по закону сохранения импульса
    (3.17)
    При центральном ударе векторы скоростей , , и направлены вдоль одной прямой. Поэтому в уравнении (3.17) можно перейти от векторов к их модулям:
    (3.18)
    Решая совместно уравнения (3.16) и (3.18), получим:
    (3.19)
    Анализ уравнений (3.19) позволяет сделать следующие выводы:
    1) Если массы шаров одинаковы (m1=m2=m), то и , т.е. при ударе шары обмениваются скоростями;
    2) если масса второго шара m2>>m1, то


    Если при этом второй шар был до удара неподвижен (), то , т.е. первый шар отскакивает от неподвижного массивного шара и движется в обратную сторону со скоростью .
    Как отмечалось, система тел называется диссипативной, если ее механическая энергия постепенно уменьшается за счет преобразования в другие (немеханические) формы энергии. В качестве примера рассмотрим диссипацию энергии при абсолютно неупругом прямом центральном ударе двух поступательно движущихся шаров (удар называется абсолютно неупругим, если после удара тела движутся как одно целое, т.е. с одной и той же скоростью).
    Общая скорость обоих шаров после удара по закону сохранения импульса равна:

    (3.20)
    Если шары движутся в горизонтальной плоскости, то их потенциальная энергия Еn остается неизменной. Полная механическая энергия системы до удара

    После удара она будет равна
    , или, с учетом (3.20):

    Найдем изменение полной механической энергии системы в результате неупругого удара:


    Таким образом, при неупругом ударе полная механическая энергия системы уменьшается, т.е. часть ее рассеивается на деформацию соударяющихся тел. На деформацию тел затрачивается работа, равная убыли полной механической энергии системы:

    Если второе тело до удара было неподвижно (), то
    (3.21)
    Неупругий удар на практике применяется для целей двоякого рода. Во-первых, для изменения формы тела – ковки и штамповки металла, раздробления тел. В этом случае важно, чтобы возможно большая часть кинетической энергии первого тела затрачивалась на работу деформации (формула (3.21)), т.е. чтобы масса неподвижного тела m2 (например, наковальни вместе с куском металла) была во много раз больше массы ударяющего тела m1 (например, молота).
    Вторая цель состоит в перемещении тел после удара и преодолении при этом сопротивлений (забивка свай в землю, вбивание клиньев и т.п.). В этом случае выгодно, чтобы работа, затрачиваемая на деформацию, была как можно меньше и чтобы общая кинетическая энергия обоих тел после удара () была наибольшей. Для этого необходимо, чтобы масса ударяющего тела m1 (молота) была во много раз больше массы второго тела m2 (сваи, гвоздя).
    Краткие выводы
    · Энергия – универсальная мера различных форм движения материальных объектов и их взаимодействия. Количественной характеристикой процесса обмена энергией между взаимодействующими телами является физическая скалярная величина – работа сил.
    Элементарная работа силы

    Работа силы на произвольном участке траектории 1-2

    · Мощность – физическая скалярная величина, характеризующая скорость совершения работы:

    Мощность, развиваемая силой в данный момент времени, равна скалярному произведению вектора силы на вектор скорости, с которой движется точка приложения этой силы:

    · Консервативная сила – сила, работа которой при перемещении из одного положения в другое не зависит от траектории перемещения, а зависит только от начального и конечного положений тела. Силовое поле, в котором консервативные силы совершают работу, называется потенциальным полем.
    · Кинетическая энергия– механическая энергия всякого свободно движущегося тела, численно равная работе, которую совершают действующие на тело силы при его торможении до полной остановки:

    · Потенциальная энергия – это механическая энергия системы тел, определяемая их взаимным расположением и характером сил взаимодействия между ними.
    · Связь между консервативной силой и потенциальной энергией устанавливается выражением
    gradЕп,
    где
    gradЕп =
    Отсюда, как частные случаи, определяются: а) потенциальная энергия тела массой m на высоте h

    б) потенциальная энергия упругодеформированного тела

    где k – коэффициент упругости (для пружины – жесткость).
    · Полная энергия механической системы – равна сумме кинетической и потенциальной энергий:

    · Механические системы, на тела которых действуют только консервативные силы (внутренние и внешние) называются консервативными системами. В таких системах выполняется закон сохранения механической энергии:
    const,
    т.е. полная механическая энергия консервативной системы со временем не изменяется. Это фундаментальный закон природы, ко торый является следствием однородности времени.
    · Система, в которой механическая энергия постепенно уменьшается за счет преобразования в другие формы энергии, называется диссипативной. Строго говоря, все системы в природе являются диссипативными. Однако при уменьшении механической энергии всегда возникает эквивалентное количество энергии другого вида. Другими словами, энергия никогда не исчезает и не появляется вновь, она лишь превращается из одного вида в другой. В этом заключается физическая сущность всеобщего закона сохранения и превращения энергии – неуничтожимость материи и ее движения.
    Вопросы для самоконтроля и повторения
    1. Что такое энергия, работа, мощность?
    2. Как определяется работа переменной силы?
    3. Какие силы называются консервативными? Приведите примеры консервативных сил.
    4. Какие силы называются диссипативными? Приведите примеры таких сил.
    5. Дайте определения кинетической и потенциальной энергии.
    6. В чем заключается закон сохранения механической энергии? Для каких систем он выполняется?
    7. Каким свойством времени обусловлена справедливость закона сохранения механической энергии?
    8. В чем физическая сущность закона сохранения и превращения энергии? Почему он является фундаментальным законом природы?
    9. Как на основе закона сохранения механической энергии охарактеризовать положения устойчивого и неустойчивого равновесия консервативной системы?
    10. Что такое потенциальная яма? потенциальный барьер?
    Примеры решения задач
    Задача 1. С башни высотой 20 м горизонтально со скоростью 10 м/с брошен камень массой 400 г (рис. 3.8). Пренебрегая сопротивлением воздуха, определить кинетическую и потенциальную энергию камня через 1 с после начала движения.
    Дано: H = 20 м; v0 = 10 м/с; m = 0,4 кг; t = 1c.
    Найти: Ek, Eп.
    Решение
    В точке А где

    Подставляя числовые данные, получим Ek = 39,2 Дж, Eп = 59,2 Дж.
    Ответ: Ek = 39,2 Дж, Eп = 59,2 Дж.
    Задача 2. Автомобиль массой 1,8 т движется в гору, уклон которой составляет 3 м на каждые 100 м пути (рис. 3.9). Определить: а) работу, совершаемую двигателем автомобиля на пути 5 км, если коэффициент трения равен 0,1; б) развиваемую двигателем мощность, если известно, что этот путь был преодолен за 5 мин.
    Дано: m = 1800 кг; sin? = 0,03; s = 5000 м; ? = 0,1; t = 300 с.
    Найти: А, Р.
    Решение
    где

    Подставляя числовые данные, получим:
    А = 11,5·106 Дж, Р = 38,3·103 Вт.
    Ответ: А = 11,5 МДж, Р = 38,3·кВт.
    Задачи для самостоятельного решения
    1. Тело массой 5 кг поднимают с ускорением 2 м/с2. Определить работу силы в течение первых пяти секунд.
    2. Определить работу, совершаемую при подъеме груза массой 50 кг по наклонной плоскости с углом наклона 300 к горизонту на расстояние 4 м, если время подъема составляет 2 с, а коэффициент трения 0,06.
    3. С башни высотой 35 м горизонтально брошен камень массой 0,3 кг. Пренебрегая сопротивлением воздуха, определить: а) скорость, с которой брошен камень, если через 1 с после начала движения его кинетическая энергия равна 60 Дж; б) потенциальную энергию камня через 1 с после начала движения.
    4. Пуля массой 10 г, летевшая горизонтально со скоростью 500 м/с, попадает в баллистический маятник длиной 1 м и массой 5 кг и застревает в нем. Определить угол отклонения маятника.
    5. Тело скользит с наклонной плоскости высотой h и углом наклона ? к горизонту и движется далее по горизонтальному участку. Принимая коэффициент трения на всем пути постоянным и равным µ, определить расстояние s, пройденное телом на горизонтальном участке, до полной остановки.
    6. Автомобиль массой 1,8 т спускается при выключенном двигателе с постоянной скоростью 54 км/ч по наклонной плоскости (угол к горизонту 30). Определить, какой должна быть мощность двигателя автомобиля, чтобы он смог подняться на такой же подъем с той же скоростью.
    7. Камень массой 0,2 кг бросили под углом 600 к горизонту со скоростью 15 м/с. Найти кинетическую, потенциальную и полную энергию камня: а) спустя 1 с после начала движения; б) в высшей точке траектории. Сопротивлением воздуха пренебречь.
    8. Тело массой 5 кг падает с высоты 20 м. Определить полную энергию тела в точке, находящейся от поверхности Земли на высоте 5 м. Трением тела о воздух пренебречь. Сравнить эту энергию с первоначальной энергией тела.
    9. Тело, падая с некоторой высоты, в момент соприкосновения с Землей обладает импульсом 100 кг·м/с и кинетической энергией 500 Дж. Определить: а) с какой высоты тело падало; б) массу тела.
    10. Тело брошено под углом 450 к горизонту со скоростью v0 =15 м/с. Используя закон сохранения энергии, определить скорость тела в высшей точке его траектории.
    ГЛАВА 4. ДИНАМИКА ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ
    ТВЕРДОГО ТЕЛА

  5. MixFix.TV Ответить

    Примером этого вида потенциальной энергии может служить пружина, которая после деформации (сжатии или растяжения) приведет в движение прицепленный к ней груз, то есть совершит работу. Пользуясь формулой (1) и законом Гука для силы упругости, можно получить выражение для потенциальной энергии упруго деформированной пружины:
    $ Ep = {k*x^2\over 2} $ (7),
    где: x — величина деформации (сжатие или удлинение пружины), k — коэффициент жесткости пружины.

    Закон сохранения механической энергии

    Полная механическая энергия тела EM равна сумме потенциальной и кинетической энергий:
    $ {E_м = E_p + Е_k} $ (8).
    К середине XIX века физики разных стран на основании многочисленных исследований физических и химических процессов сформулировали закон сохранения и превращения энергии. В общем виде закон звучит так:
    При любых физических взаимодействиях энергия не возникает и не исчезает, а только превращается из одной формы в другую.
    Действие этого закона для механической энергии рассмотрим на классическом примере подброшенного вертикально вверх металлического шарика. При подъеме шарика его скорость убывает, так как на него действует сила земного тяготения. Согласно формулы (2) убывает и кинетическая энергия Ек. В то же время, с ростом высоты h растет потенциальная энергия Ep (см. формулу (5)). Воспользовавшись формулами (2), (4) и (5) можно получить, что в любой точке уменьшение величины Ек равно увеличению величины Ep. В момент прекращения движение вверх (в верхней точке подъема), вся кинетическая энергия полностью перейдет в потенциальную. При движении (падении) тела вниз происходит обратный процесс: потенциальная энергия тела Ep превращается в кинетическую Ек.
    Приведенный пример иллюстрирует выполнение закона сохранения и превращения механической энергии, так как при подъеме уменьшение кинетической энергии полностью компенсируется ростом потенциальной (при падении — наоборот). Если потенциальная энергия у поверхности земли равна нулю, (т.к. h=0). то на любой высоте будет выполняться равенство:
    $ {E_м = E_p + Е_k = {m*v_0^2\over 2}} $ (9),
    где: v0 — начальная скорость шарика.

    Рис. 3. Сохранение механической энергии подброшенного шарика.
    Для случая механической энергии закон сохранения можно сформулировать так: если между телами системы действуют исключительно силы упругости и силы тяготения, то сумма потенциальной и кинетической энергий остается постоянной, то есть механическая энергия сохраняется.

  6. Ironforge Ответить

    Роберт Майер предложил интересную гипотезу универсального применения закона сохранения энергии. Занимаясь изучением функционирования систем человека, немецкий врач решил проанализировать то количество теплоты, которое организм выделяет по мере переработки пищи. Его интересовала величина работы, совершаемой в этом случае. Майеру удалось установить связь между теплом, работой, подтверждающую возможность использования закона сохранения энергии для процессов, происходящих внутри организма человека.
    Герман Гельмгольц дал первую характеристику потенциальной энергии, основываясь на исследованиях Джоуля и Майера. Он в своих рассуждениях базировался на связи кинетической (живой) энергии с силами напряжения (потенциальной энергии).

    Заключение

    Закон, поясняющий неизменность суммарного показателя нескольких видов энергии, присущих для рассматриваемой системы, сохраняет свою актуальность и в настоящее время. Открытие закона способствовало развитию физических наук, стало отправной точкой для инновационных процессов, рассматриваемых в науке и технике. Именно изучение закона сохранения механической энергии, лабораторная практика стали детальным обоснованием единства живой природы.
    Он указывает на закономерность перехода одной формы в другую, раскрывает глубину внутренних связей между формами материи. Любое явление, происходящее в живой и неживой природе, легко можно объяснить с помощью данного закона. В школьной программе уделяется особое внимание выводу математической записи связи между разными видами движения, рассматриваются основы термодинамической системы. На едином государственном экзамене по физике предлагаются задачи, предполагающие использование данного соотношения.
    Процессы, которые происходят в Солнечной системе, связанные с изменением положения тел за определенный промежуток времени, могут быть объяснены с точки зрения основных физических правил. Переход из кинетической в потенциальную форму актуален при изучении механического движения тел. Зная, что суммарный показатель будет постоянным, можно проводить математические вычисления.

  7. Shadowfist Ответить

    Если тела, составляющие замкнутую механическую систему, взаимодействуют между собой только посредством сил тяготения и упругости, то работа этих сил равна разности потенциальной энергии:
    . (5.14)
    По теореме о кинетической энергии эта работа равна изменению кинетической энергии тел:
    . (5.15)
    Следовательно:
    или . (5.16)
    Сумма кинетической и потенциальной энергии тел, составляющих замкнутую систему и взаимодействующих между собой посредством сил тяготения и сил упругости, остается неизменной.
    Сумма E = Ek + Ep есть полная механическая энергия. Получили закон сохранения полной механической энергии:
    . (5.17)
    Закон сохранения механической энергии выполняется только тогда, когда тела в замкнутой системе взаимодействуют между собой консервативными силами, то есть силами, для которых можно ввести понятие потенциальной энергии.
    В реальных условиях практически всегда на движущиеся тела наряду с силами тяготения, силами упругости и другими консервативными силами действуют силы трения или силы сопротивления среды.
    Сила трения не является консервативной. Работа силы трения зависит от длины пути.
    Если между телами, составляющими замкнутую систему, действуют силы трения, то механическая энергия не сохраняется. Часть механической энергии превращается во внутреннюю энергию тел (нагревание).
    При любых физических взаимодействиях энергия не возникает и не исчезает. Она лишь превращается из одной формы в другую.
    Этот экспериментально установленный факт выражает фундаментальный закон природы – закон сохранения и превращения энергии.
    Закон сохранения механической энергии и закон сохранения импульса позволяют находить решения механических задач в тех случаях, когда действующие силы неизвестны. Примером такого рода задач является ударное взаимодействие тел.
    Ударом (или столкновением) принято называть кратковременное взаимодействие тел, в результате которого их скорости испытывают значительные изменения. Во время столкновения тел между ними действуют кратковременные ударные силы, величина которых, как правило, неизвестна. Поэтому нельзя рассматривать ударное взаимодействие непосредственно с помощью законов Ньютона. Применение законов сохранения энергии и импульса во многих случаях позволяет исключить из рассмотрения сам процесс столкновения и получить связь между скоростями тел до и после столкновения, минуя все промежуточные значения этих величин.
    В механике часто используются две модели ударного взаимодействия – абсолютно упругий и абсолютно неупругий удары.
    Абсолютно неупругим ударом называют такое ударное взаимодействие, при котором тела соединяются (слипаются) друг с другом и движутся дальше как одно тело.

  8. YouReview Ответить

    Импульсом силы называют произведение вектора скорости на интервал времени её действия ?t. Единица модуля импульса силы – 1 кг·м/c.

                      [F·?t] = Н·м.


    Ударом (или столкновением) принято называть кратковременное взаимодействие тел, в результате которого их скорости испытывают значительные изменения.
    Абсолютно упругим ударом  называется столкновение, при котором сохраняется механическая энергия  системы тел.
    Абсолютно неупругим ударом называют такое ударное взаимодействие, при котором тела соединяются  друг с другом  и              движутся дальше как одно тело.  Механическая энергия не сохраняется (она частично или полностью переходит во внутреннюю энергию тел).

    Закон сохранения импульса.

    Замкнутая (изолированная) система – система тел, взаимодействующих только между собой и не взаимодействующих с телами, не входящими в эту систему.
    Закон сохранения импульса: векторная сумма импульсов тел, составляющих  замкнутую систему, не изменяется.
    Энергия – скалярная физическая величина, являющаяся мерой способности тела (или системы тел) совершить работу. Существует кинетическая и потенциальная энергия.
    Закон сохранения энергии в механических процессах – сумма кинетической и потенциальной энергии тел, составляющих замкнутую систему и взаимодействующих между собой силами тяготения и силами упругости, остается неизменной.
    Е = Еk1 + Ep1 = Еk2 + Ep2 = const              при Fтр = 0
    Если Fтр? 0, механическая энергия переходит во внутреннюю (тепловую)  энергию тела:
    Q = Е2 – Е1,  где Q =Атр

    Понятие потенциальной энергии можно ввести только для сил, работа которых не зависит от траектории движения тела и определяется только начальным и конечным положениями. Такие силы называются консервативными (силы тяжести и силы упругости)

     Работа силы.

    Механической  работой A, совершаемой постоянной силой, называется скалярная физическая величина, равная произведению модулей силы и перемещения, умноженному на косинус угла ? между векторами силы и перемещения.        
                      А = F•s•cos ?                     [А] = Дж                                1Дж =1Н•1м
    Работа зависит от угла ?.

    Работа силы  тяжести не зависит от формы траектории и равна изменению потенциальной энергии тела, взятому с противоположным знаком.
    Атяж. = mg(h1 – h2) =  — ( mgh1 — mgh2) = — (Ер2 – Ер1)
    Работа силы  тяжести по замкнутой траектории равна нулю.
    Мощность – скалярная физическая величина, равная отношению совершенной работы к промежутку времени, за который она совершена.
    Коэффициент полезного действия механизмов КПД – величина, равная отношению полезной работы к полной работ, выраженная в процентах.

  10. VideoAnswer Ответить

Добавить ответ

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *