Закон сохранения энергии. Работа силы трения
Опубликовано: 10.10.2017
В механике рассматриваются два вида энергии: кинетическая и потенциальная. Кинетическая энергия связана с движением тела, потенциальная – со взаимодействием тел или частей одного и того же тела. На этом уроке мы получим ответ на вопрос: какую практическую ценность несёт в себе понятие энергия?
Тела, взаимодействующие только друг с другом, образуют замкнутую систему тел. Она может обладать кинетической и потенциальной энергией, которые могут изменяться с течением времени.
Если тела, составляющие замкнутую механическую систему, взаимодействуют между собой только посредством сил тяготения и упругости, то работа этих сил равна изменению потенциальной энергии тел, взятому с противоположным знаком.
Галилео. Эксперимент. Закон сохранения энергии
,
где – потенциальная энергия в конечный момент времени; – потенциальная энергия в начальный момент времени.
По теореме о кинетической энергии эта работа равна изменению кинетической энергии тел.
,
где – кинетическая энергия в конечный момент времени; – кинетическая энергия в начальный момент времени.
Физика: подготовка к ОГЭ и ЕГЭ. Работа. Закон сохранения энергии
Приравняем два выражения:
Из данной формулы видно, что кинетическая и потенциальная энергия системы изменяются синхронным образом, то есть увеличение одной приведёт к уменьшению другой, и эти изменения равны друг другу с точностью до знака (происходит превращение энергии из одной разновидности в другую). Следовательно, сумма потенциальной и кинетической энергии является величиной постоянной, называемой полной механической энергией.
Для примера, в системе тел, в которой действует сила тяжести (система «Земля – падающее тело» или «Земля – брошенное вверх тело») (см. Рис. 1), полная механическая энергия равна: