Energia nu dispare. Legea universală de conservare a energiei

03.08.2019

În toate fenomenele care apar în natură, energia nu apare și nu dispare. Se transformă doar într-o singură specie în altul, în timp ce valoarea sa este păstrată.

Legea conservării energiei - Legea fundamentală a naturii, care constă în faptul că, pentru un sistem fizic izolat, poate fi introdusă o valoare fizică scalară, care este funcția parametrilor de sistem și numită energie, care este păstrată în timp. Deoarece legea conservării energiei se aplică nu la valori și fenomene specifice, dar reflectă generalul, aplicabil pretutindeni și întotdeauna, modelul, acesta nu poate fi numit nici o lege, ci principiul conservării energiei.

Legea mecanică de conservare a energiei

În mecanică, legea conservării energiei susține că într-un sistem de particule închise, energia completă, care este suma de energie cinetică și potențială și nu depinde de timp, adică integralul mișcării. Legea conservării energiei este valabilă numai pentru sistemele închise, adică în absența unor câmpuri externe sau interacțiuni.

Forțele de interacțiune dintre organisme, pentru care se efectuează legea conservării energiei mecanice se numește forțe conservatoare. Legea conservării energiei mecanice nu este efectuată pentru forțele de frecare, deoarece dacă există o forță de frecare, există o transformare a energiei mecanice în termic.

Formularea matematică

Evoluția sistemului mecanic al punctelor materiale cu masele \\ (M_I \\) în conformitate cu a doua lege a Newtonului satisface sistemul de ecuații

\\ [m_i \\ dot (\\ Mathbf (v) _i) \u003d \\ Mathbf (F) _i \\]

unde
\\ (\\ MATHBF (v) _i \\) - Vitezațiile punctelor materiale și \\ (\\ MATHBF (F) _I \\) - forțele care acționează asupra acestor puncte.

Dacă depuneți forțele ca suma forțelor potențiale \\ (\\ MATHBF (F) _i ^ P \\) și forțele neprofitabile \\ (\\ MATHBF (F) _i ^ D \\), și forțele potențiale sunt înregistrate ca

\\ [\\ Mathbf (F) _i ^ p \u003d - \\ Nabla_i U (\\ Mathbf (R) _1, \\ Mathbf (R) _2, \\ Ldots \\ Mathbf (R) _n) \\]

apoi, pot fi obținute toate ecuațiile pe \\ (\\ MATHBF (v) _i \\)

\\ [\\ Frac (d) (dt) \\ sum_i \\ sum_i \\ frac (mv_i ^ 2) (2) \u003d - \\ sum_i \\ frac (d \\ mathbf (r) _i) (dt) \\ cdot \\ nabla_i u (\\ Mathbf (r ) _1, \\ Mathbf (R) _2, \\ Ldots \\ Mathbf (R) _n) + \\ Sum_i \\ Frac (D \\ Mathbf (R) _i) (DT) \\ CDOT \\ Mathbf (F) _i ^ D \\]

Prima sumă din partea dreaptă a ecuației nu este altceva decât derivatul de timp dintr-o funcție complexă și, prin urmare, dacă intri în denumiri

\\ [E \u003d \\ sum_i \\ frac (MV_I ^ 2) (2) + U (\\ MATHBF (R) _1, \\ MATHBF (R) _2, \\ LDOTS \\ MATHBF (R) _n) \\]

și numiți această magnitudine energie mecanică, apoi integrarea ecuațiilor din timp la t \u003d 0 până la t, puteți obține

\\ [E (t) - E (0) \u003d \\ int_l \\ Mathbf (F) _i ^ d \\ CDOT D \\ Mathbf (R) _i \\]

unde integrarea se efectuează de-a lungul traiectoriilor de puncte de mișcare materiale.

Astfel, schimbarea energiei mecanice a sistemului de puncte materiale în timp este egală cu activitatea forțelor ne-optice.

Legea conservării energiei în mecanică se efectuează numai pentru sistemele în care toate forțele sunt potențiale.

Legea privind conservarea energiei pentru câmpul electromagnetic

În electrodinamică, legea conservării energiei este formulată istoric sub forma teoremei de pinging.

Schimbarea energiei electromagnetice încheiate într-o anumită cantitate, pentru un anumit interval de timp este egală cu fluxul de energie electromagnetică prin suprafața care limitează acest volum, iar cantitatea de energie termică eliberat în această cantitate luată cu semnul opus.

$ \\ Frac (d) (d) \\ int_ (v) \\ OMEGA_ (EM) DV \u003d - \\ oint _ (\\ parțial v) \\ vec (s) d \\ vec (\\ sigma) - \\ int_v \\ vec (j) \\ Cdot \\ vec (e) dv $

Câmpul electromagnetic are energia distribuită în spațiul ocupat de câmp. La schimbarea caracteristicilor câmpului, distribuția modificărilor de energie. Acesta curge dintr-o zonă de spațiu la altul, în mișcare, posibil în alte forme. Legea conservării energiei Pentru câmpul electromagnetic este o consecință a ecuațiilor de câmp.

În interiorul unei suprafețe închise S,limitarea spațiului V.ocupat de câmp conține energie W.- Energia câmpului electromagnetic:

W \u003d.Σ(εε 0 E I 2/2 +μμ 0 H i 2/2)ΔV i.

Dacă există curenți în acest volum, câmpul electric produce lucrul la taxele în mișcare, pe unitate de timp

N \u003dΣ I.j̅ i × E̅ i. ΔV i.

Aceasta este amploarea energiei câmpului care intră în alte forme. Din ecuațiile Maxwell rezultă că

Δw + nΔt \u003d -Δt∮ S.S̅ × N̅. Da.

unde ΔW. - schimbarea energiei câmpului electromagnetic în volumul în cauză în timpul Δt, Un vector. S̅. = E̅. × H̅.numit vector de indicare.

aceasta legea privind conservarea energiei în electrodinamică.

Printr-o zonă mică de magnitudine Δa. cu un singur vector normal n̅. pe unitate în direcția vectorului n̅. Fluxurile de energie S̅. × n̅.Δa. Unde S̅. - valoare vector indicând în cadrul site-ului. Suma acestor valori în toate elementele suprafeței închise (desemnate de semnul integral), în picioare în partea dreaptă a egalității, este o energie care curge din volumul delimizat de suprafață, pe unitate de timp (dacă această valoare este negativă, atunci energia curge în volum). Vector indicând Stabilește fluxul de energie al câmpului electromagnetic prin tampon, acesta este diferit de zero peste tot, unde produsul vector al vectorilor câmpurilor electrice și magnetice este diferit de zero.

Se pot distinge trei direcții principale ale aplicării practice a energiei electrice: transmiterea și transformarea informațiilor (radio, televiziune, computere), transmisia de impuls și impulsul (motoare electrice), transformarea și transmisia de putere (generatoare electrice și linii electrice). Atât pulsul, cât și energia sunt transferate pe teren printr-un spațiu gol, prezența mediului duce doar la pierderi. Energia nu este transmisă de fire! Firele cu curentul sunt necesare pentru a forma câmpuri electrice și magnetice ale unei astfel de configurații astfel încât fluxul de energie, definit de vectorii indicatori în toate punctele de spațiu, a fost direcționat de la sursa de energie la consumator. Energia poate fi transmisă fără fire, apoi undele electromagnetice sunt apoi transferate. (Energia interioară a soarelui scade, se realizează prin valuri electromagnetice, în principal luminos. Datorită părții acestei energii, viața este menținută pe Pământ.)

JavaScript este dezactivat în browserul dvs.
Pentru a face calcule, trebuie să rezolvați elementele ActiveX!

Dacă corpurile constituie sistem mecanic închis, interacționați între ele numai prin forțele de mormânt și elasticitate, activitatea acestor forțe este egală cu schimbarea energia potențială Tel.Luată cu semnul opus:

Prin teorema energiei cinetice, această lucrare este egală cu o schimbare a energiei cinetice a organismelor (vezi 1.19):

Prin urmare:

Suma energiei cinetice și potențiale a organismelor care constituie un sistem închis și interacționând unul cu celălalt prin forțele și forța elasticității rămâne neschimbată.

Această afirmație exprimă legea conservării energiei în procesele mecanice . Este o consecință a legilor lui Newton. Cantitate E. = E.k. + E.p. Apel energie mecanică completă . Legea conservării energiei mecanice se efectuează numai atunci când organismul dintr-un sistem închis interacționează cu alte forțe conservatoare, adică de forțele pentru care poate fi introdus conceptul de energie potențială.

Un exemplu de aplicare a legii conservării energiei - găsirea rezistenței minime a unui fir ușor de agresiv care deține masa corporală m. Cu rotația sa în planul vertical (sarcina guigenilor). Smochin. 1.20.1 Explică soluția la această problemă.

Legea conservării energiei pentru organism în punctele superioare și inferioare ale traiectoriei este scrisă în forma:

Atragem atenția asupra faptului că forța tensiunii firului este întotdeauna perpendiculară față de viteza corpului; Prin urmare, nu face muncă.

Cu o viteză minimă de rotație, tensiunea firului la punctul superior este zero și, prin urmare, accelerația centripetală a corpului în punctul de top este raportată numai prin forța gravitației:

Din aceste rapoarte urmați:

Accelerarea centripetală la punctul inferior este creată de forțe și îndreptate spre direcțiile opuse:

Rezultă că, cu viteza minimă a corpului în punctul de sus, tensiunea firului din partea de jos va fi în modulul egal cu modulul

Rezistența firului trebuie să depășească în mod evident această valoare.

Este foarte important să rețineți că legea conservării energiei mecanice a permis relația dintre coordonatele și vitezele corporale la două puncte diferite ale traiectoriei, fără a analiza legea mișcării organismului la toate punctele intermediare. Aplicarea legii conservării energiei mecanice poate simplifica foarte mult soluția multor sarcini.

În condiții reale, aproape întotdeauna pe corpurile în mișcare, împreună cu forțele, forțele elasticității și altor forțe conservatoare sunt forțele de frecare sau de rezistența rezistenței mediului.

Forța de frecare nu este conservatoare. Lucrarea forței de frecare depinde de lungimea căii.

Dacă există o forță de frecare între corpurile care constituie un sistem închis, energia mecanică nu este salvată. O parte din energia mecanică se transformă în energia internă a corpului (încălzire).

Cu orice interacțiune fizică, energia nu apare și nu dispare. Se dovedește doar dintr-o formă la alta.

Acest fapt stabilit experimental exprimă legea fundamentală a naturii - legea de conservare și de transformare a energiei .

Una dintre consecințele legii conservării și transformarea energiei este aprobarea imposibilității de a crea un "motor perpetuu" (perpetuum mobile) - o mașină care ar putea fi efectuată pe o perioadă nedeterminată, fără a consuma energie (figura 1.20.2 ).

Istoria păstrează un număr considerabil de proiecte eterne ale motorului. În unele dintre ele, erorile inventatorului sunt evidente, în alte erori sunt deghizate ca un design complex al dispozitivului și este foarte greu de înțeles de ce această mașină nu va funcționa. Besle încearcă să creeze un "motor etern" continuă și în timpul nostru. Toate aceste încercări sunt condamnate la eșec, deoarece legea păstrării și transformării energiei "interzice" obținerea de muncă fără costuri de energie.

Dacă corpul unei anumite mase m sa mutat sub acțiunea forțelor atașate, iar viteza sa sa schimbat de la rezistență a făcut o anumită slujbă a.

Lucrarea tuturor forțelor aplicate este egală cu activitatea forței rezultate

Între modificarea vitezei corpului și a lucrărilor efectuate pe corp aplicate corpului, există o conexiune. Această conexiune este cea mai ușoară stabilirea acestei conexiuni, având în vedere mișcarea corpului de-a lungul unei linii drepte, sub acțiunea de rezistență constantă în acest caz, viteza vitezei de mișcare a vitezei și accelerației este îndreptată de-a lungul unei singure drepte și a corpului efectuează o mișcare echivalentă drept. Prin trimiterea axei de coordonate de-a lungul mișcării directe, este posibil să se ia în considerare valorile F, S, _ și A ca valori algebrice (pozitive sau negative, în funcție de direcția vectorului corespunzător). Apoi, lucrarea forței poate fi scrisă ca A \u003d Fs. Cu o mișcare egală, mișcarea S este exprimată prin formula

Această expresie arată că lucrarea efectuată de forța (sau rezultatul tuturor forțelor) este asociată cu schimbarea pătratului vitezei (și nu viteza).

Cantitatea fizică egală cu jumătate din masa corporală pe pătratul vitezei sale este numită energie kinetică Corp:

Această afirmație este numită Teorema energiei cinetice. Teorema asupra energiei cinetice este valabilă și în cazul general când organismul se deplasează sub acțiunea unei forțe în schimbare, a cărei direcție nu coincide cu direcția de mișcare.

Energia cinetică este energia mișcării. Energia cinetică a masei corpului M care se deplasează la o viteză este egală cu lucrarea pe care forța aplicată organismului de odihnă ar trebui să facă această viteză:

În fizică, împreună cu energia cinetică sau energia mișcării, conceptul joacă un rol important. energie potențială sau interacțiunea energetică Tel..

Energia potențială este determinată de poziția reciprocă a corpului (de exemplu, poziția corpului față de suprafața Pământului). Conceptul de energie potențială poate fi introdus numai pentru forțe, activitatea care nu depinde de traiectoria mișcării și este determinată numai de prevederile inițiale și finale ale organismului.. Astfel de forțe sunt numite conservator.

Activitatea forțelor conservatoare pe o traiectorie închisă este zero. Această afirmație explică desenul de mai jos

Corpul conservatorismului este puterea gravitației și a forței elasticității. Pentru aceste forță, puteți intra în conceptul de energie potențială.

Dacă corpul se mișcă lângă suprafața pământului, puterea permanentă și direcția este valabilă pentru aceasta, forța acestei forțe depinde numai de mișcarea verticală a corpului. În orice zonă a drumului, lucrarea de greutate poate fi înregistrată în proiecțiile vectorului de mișcare de pe axa OY, direcționată vertical în sus:

Această lucrare este egală cu o schimbare a unei mărimi fizice a MGH, luată cu semnul opus. Această valoare fizică este numită Energie potențială corpuri în domeniul gravitației

E p \u003d mgh.

Este egal cu munca pe care puterea de greutate este efectuată la scăderea corpului la nivelul zero.

Dacă luăm în considerare mișcarea organismelor în domeniul terenurilor la distanțe considerabile de la aceasta, atunci la determinarea energiei potențiale, este necesar să se ia în considerare dependența forței de la distanța de la centrul Pământului (legea Procesul mondial). Pentru puterea lumii, energia potențială este considerată convenabil dintr-un punct infinit de la distanță, adică să-și asume potențiala energie a corpului într-un punct infinit de la distanță egal cu zero. Formula exprimă masura potențială a energiei corpului la o distanță de R de la centrul pământului, are forma:

unde M - Greutatea Pământului, G - Constant gravitațional.

Conceptul de energie potențială poate fi introdus pentru forța elasticității. Această forță are, de asemenea, proprietatea conservatorismului. Stretching (sau stoarcere) primăvara, o putem face în diferite moduri.

Puteți prelungi pur și simplu arcul cu x sau mai întâi să-l prelungiți cu 2x, apoi să reduceți alungirea la valoarea lui X, etc. În toate aceste cazuri, forța elasticității efectuează aceeași lucrare care depinde numai de extensia Primăvara X în starea finală dacă izvorul original a fost nedecosat. Această lucrare este egală cu activitatea forței externe a fost luată cu semnul opus:

Energia potențială a corpului deformat elastic Este egală cu activitatea forței de elasticitate în timpul tranziției de la această stare la o stare cu deformare zero.

Dacă izvorul a fost deja deformat în starea inițială și alungirea sa a fost apoi x 1, atunci când treceți la o stare nouă cu alungire X2, forța elasticității va funcționa, egală cu schimbarea energiei potențiale luate cu semnul opus :

Energia potențială cu deformare elastică este energia interacțiunii părților individuale ale corpului între ele prin intermediul forțelor elastice.

Proprietatea conservatorismului, împreună cu forța gravitației și forța elasticității, are alte tipuri de forțe, de exemplu, puterea interacțiunii electrostatice dintre corpurile încărcate. Forța de frecare nu are această proprietate. Lucrarea forței de frecare depinde de calea parcursă. Conceptul de energie potențială pentru forța de frecare este imposibil de intrat.

E K1 + E P1 \u003d E K2 + E P2.

Suma energiei cinetice și potențiale a organismelor care constituie un sistem închis și interacționând unul cu celălalt prin forțele și forța elasticității rămâne neschimbată.

Această afirmație exprimă Legea conservării energiei în procesele mecanice. Este o consecință a legilor lui Newton. Se numește suma E \u003d E K + E P Energie mecanică completă. Legea conservării energiei mecanice se efectuează numai atunci când organismul dintr-un sistem închis interacționează cu alte forțe conservatoare, adică de forțele pentru care poate fi introdus conceptul de energie potențială.

Un exemplu de aplicare a legii conservării energiei este de a găsi rezistența minimă a unui fir ușor de agresiv care deține corpul cântărind m în timpul rotirii sale în planul vertical (Task H. Guigens). Smochin. 1.20.1 Explică soluția la această problemă.

Legea conservării energiei pentru organism în punctele superioare și inferioare ale traiectoriei este scrisă în forma:

Din aceste rapoarte urmați:

Rezistența firului trebuie să depășească în mod evident această valoare.

Forța de frecare nu este conservatoare. Lucrarea forței de frecare depinde de lungimea căii.

Dacă există o forță de frecare între corpurile care constituie un sistem închis, energia mecanică nu este salvată. O parte din energia mecanică se transformă în energia internă a corpului (încălzire).

Cu orice interacțiune fizică, energia nu apare și nu dispare. Se dovedește doar dintr-o formă la alta.

Acest fapt stabilit experimental exprimă legea fundamentală a naturii - Legea de conservare și de transformare a energiei.

Una dintre consecințele legii conservării și transformării energiei este declarația privind imposibilitatea creării unui "motor perpetuu" (Perpetuum Mobile) - o mașină care ar fi putut fi făcută pe o perioadă nedeterminată, fără a cheltui energia

Legea conservării energiei, pentru orice sistem închis, energia mecanică completă rămâne constantă pentru orice interacțiune a corpurilor din interiorul sistemului. Adică, energia nu apare de nicăieri și nu dispare. Ea trece doar de la o formă la alta. Acest lucru este valabil pentru sistemele închise în care energia nu vine din afară și nu părăsește sistemul în afara.

Un exemplu aproximativ al unui sistem închis poate servi ca o scădere a încărcăturii în raport cu masa mare și dimensiunile mici pe pământ de la o înălțime mică. Să presupunem că sarcina este fixată la o înălțime. În același timp, are energie potențială. Această energie depinde de masa și înălțimea sa pe care se află corpul.

Formula 1 - Energie potențială.

Energia cinetică a încărcăturii în același timp este zero, deoarece corpul este în repaus. Asta este, viteza corpului este zero. În același timp, nici o forță terță parte acționează asupra sistemului. În acest caz, numai forța gravitației care acționează asupra încărcăturii este importantă pentru noi.

Formula 2 - Energia cinetică.

Apoi, corpul este eliberat și merge într-o picătură liberă. În același timp, energia sa potențială scade. Deoarece înălțimea corpului este redusă deasupra solului. Crește, de asemenea, energia cinetică. Datorită faptului că corpul a început să se miște și a dobândit o viteză. Cargo se deplasează la sol cu \u200b\u200bo accelerație de cădere liberă, ceea ce înseamnă cu trecerea unei anumite distanțe, energia sa cinetică crește datorită creșterii vitezei.

Figura 1 - corpul fără să se încadreze.

Deoarece sarcina cu dimensiuni mici, rezistența la aer este destul de mică și energia pentru depășirea micului și poate fi neglijată. Viteza corpului nu este ridicată și la o distanță mică nu ajunge în momentul în care este redactată prin frecare despre aer și accelerația se oprește.

La momentul coliziunii cu Pământul, energia cinetică este maximă. Deoarece corpul are viteza maximă pentru aceasta. Și energia potențială este zero, deoarece corpul a ajuns la suprafața pământului, iar înălțimea este zero. Adică ce se întâmplă, energia maximă maximă la punctul superior, pe măsură ce se deplasează în cinetic, care la rândul său ajunge la maximul la punctul inferior. Dar suma tuturor energiilor din sistem în timpul mișcării rămâne constantă. În ceea ce privește energia potențială, a crescut cineticul a crescut.

Formula 3 - energia totală a sistemului.

Acum, dacă încărcătura atacă parașuta. Astfel, vom crește forța de frecare cu privire la aer, iar sistemul încetează să fie închis. Ca și înainte, încărcătura se deplasează la pământ, dar viteza lui rămâne constantă. Deoarece gravitatea este echilibrată de forța de frecare cu privire la suprafața aerului a parașutei. Astfel, energia potențială scade cu o scădere a înălțimii. Și cinetic, pe parcursul căderii rămâne constant. Deoarece masa corpului și viteza sa este neschimbată.

Figura 2 - Corpul de cădere lent.

Excedent Energia potențială care rezultă din scăderea înălțimii corpului este cheltuită pe depășirea forțelor de frecare a aerului. Reducând astfel rata de reducere finală. Adică, energia potențială trece în suprafața termică, de încălzire a parașutei și a aerului înconjurător.

Legea conservării energiei susține că energia corpului nu dispare niciodată și nu apare din nou, se poate întoarce doar de la o specie la alta. Această lege este universală. În diferite secțiuni de fizică, are propria sa formulare. Mecanica clasică ia în considerare legea conservării energiei mecanice.

Energia mecanică completă a unui sistem închis de corpuri fizice, între care forțele conservatoare se aplică este valoarea constantă. Astfel, este formulată legea conservării energiei în mecanica lui Newton.

Închis sau izolat, este obișnuit să se ia în considerare sistemul fizic la care nu se aplică forțele externe. Nu face schimb de energie cu spațiul înconjurător, iar energia proprie, care are, rămâne neschimbată, adică este păstrată. Într-un astfel de sistem, există numai forțe interne, iar corpurile interacționează între ele. Poate converti numai energia potențială în cinetică și invers.

Cel mai simplu exemplu al unui sistem închis este o pușcă de lunetist și un glonț.

Tipuri de forțe mecanice

Forțele care acționează în interiorul sistemului mecanic sunt făcute pentru a se împărți pe conservatoare și non-mecanice.

Conservator Forțele a căror activitate nu depind de traiectoria mișcării corpului la care sunt aplicate, dar este determinată numai de poziția inițială și finală a acestui corp. Forțele conservatoare sunt, de asemenea, numite potenţial. Lucrarea unor astfel de forțe pe un contur închis este zero. Exemple de forțe conservatoare - gravitate, rezistență a elasticității.

Toate celelalte forțe sunt numite inconştient. Acestea includ forța de frecare și forța de rezistență. Ele sunt numite și ele disipativ Forțe. Aceste forțe, cu orice mișcare într-un sistem mecanic închis, fac muncă negativă și cu acțiunea lor, energia mecanică completă a sistemului scade (disipate). Ea intră în alte tipuri de energie mecanică, de exemplu, în căldură. Prin urmare, legea conservării energiei într-un sistem mecanic închis poate fi efectuată numai dacă nu există forțe non-conservatoare în ea.

Energia totală a sistemului mecanic constă din energia cinetică și potențială și este suma lor. Aceste tipuri de energii se pot transforma unul în celălalt.

Energie potențială

Energie potențială Sunați energia interacțiunii corpurilor fizice sau a părților lor între ei. Este determinată de locația lor reciprocă, adică distanța dintre ele și este egală cu lucrarea care trebuie făcută pentru a deplasa corpul de la punctul de referință la un alt punct din domeniul acțiunii forțelor conservatoare.

Energia potențială are orice organism fizic fix ridicat la o înălțime, deoarece forța gravitației acționează asupra acestuia, care este conservatoare. O astfel de energie are apă pe marginea unei cascade, sanie pe vârful muntelui.

De unde a venit această energie? În timp ce corpul fizic a fost ridicat la înălțime, ei lucrau și au cheltuit energie. Aici este această energie și blocată în corpul ridicat. Și acum această energie este pregătită pentru muncă.

Amploarea energiei potențiale a corpului este determinată de înălțimea pe care corpul este relativ la un nivel inițial. Pentru punctul de referință, putem accepta orice punct selectat de noi.

Dacă luăm în considerare poziția corpului față de pământ, atunci energia potențială a corpului de pe suprafața pământului este zero. Și la înălțime h. Se calculează prin formula:

E p \u003d m ɡ. h. ,

unde m. - masa corpului

ɡ - accelerarea gravitației

h. - înălțimea centrului corpului de masă față de pământ

ɡ \u003d 9,8 m / s 2

Când se încadrează corpul cu înălțime h1. la înălțime h 2. Puterea gravitației face o slujbă. Această lucrare este egală cu schimbarea energiei potențiale și are o valoare negativă, deoarece amploarea energiei potențiale atunci când corpul scade scade.

A \u003d - ( E p2 - E p1) \u003d - δ E P. ,

unde E p1. - Energia potențială a corpului la înălțime h1. ,

E p2 - energia potențială a corpului la înălțime h 2. .

Dacă corpul este ridicat la o înălțime, ei fac muncă împotriva gravitației. În acest caz, are o valoare pozitivă. Și amploarea potențială a energiei corpului crește.

Energia potențială are un corp deformat elastic (izvor comprimat sau întins). Valoarea sa depinde de rigiditatea arcului și de ce lungime a fost stoarse sau întinsă și este determinată prin formula:

E p \u003d k · (Δx) 2/2 ,

unde k. - coeficientul de rigiditate

Δx. - alungire sau compresie corporală.

Energia potențială a primăverii poate funcționa.

Energie kinetică

Tradus din "cinema" grecesc înseamnă "mișcare". Energia pe care corpul fizic primește datorită mișcării sale se numește cinetică. Valoarea sa depinde de viteza de mișcare.

Rularea pe câmp o minge de fotbal, care a înviat de la munte și de lansoarele continue, eliberată de săgeata Luca - toate posedă energie cinetică.

Dacă corpul este în repaus, energia sa cinetică este zero. Odată ce forța sau mai multe forțe funcționează pe corp, va începe să se miște. Și din moment ce corpul se mișcă, puterea care acționează asupra ei face muncă. Forța de lucru sub influența căreia corpul din starea de odihnă se va mișca în mișcare și își schimbă viteza de la zero la ν , numit energie kinetică masa corpului m. .

Dacă în momentul inițial al timpului era deja în mișcare, iar viteza sa era semnificativă ν 1. și la sfârșitul momentului era egal ν 2. Lucrarea efectuată de forța sau forțele care acționează asupra corpului va fi egală cu creșterea energiei cinetice a corpului.

∆ E k \u003d. E k 2 - E k 1

Dacă direcția forței coincide cu direcția de mișcare, se efectuează o muncă pozitivă, iar energia cinetică a corpului crește. Și dacă forța este îndreptată spre direcția opusă mișcării, atunci lucrarea negativă este efectuată și corpul dă energie cinetică.

Legea mecanică de conservare a energiei

E. K. 1 + E p1.= E. K. 2 + E p2.

Orice corp fizic situat la o înălțime are o energie potențială. Dar când cădeți, începe să piardă această energie. Unde merge ea? Se pare că nu dispare nicăieri, ci se transformă în energia cinetică a aceluiași corp.

Presupune , la o înălțime, sarcina este fixată fixă. Energia potențială în acest moment este egală cu valoarea maximă.Dacă lăsăm să mergem, el va începe să cadă la o anumită viteză. În consecință, va începe să dobândească energie cinetică. Dar, în același timp, energia sa potențială va începe să scadă. La punctul de toamnă, energia cinetică a corpului va atinge maximul, iar potențialul va scădea la zero.

Energia potențială a minge abandonată de înălțime este redusă, iar energia cinetică crește. Sanda, care sunt în repaus pe partea de sus a muntelui, au energie potențială. Energia lor cinetică în acest moment este zero. Dar când încep să se rostogolească, energia cinetică va crește, iar potențialul de a reduce aceeași valoare. Iar suma valorilor lor va rămâne neschimbată. Energia potențială a mărului agățat pe copac, când se încadrează, se transformă în energia sa cinetică.

Aceste exemple confirmă în mod clar legea conservării energiei, care spune asta energia totală a sistemului mecanic este amploarea constantă . Valoarea energiei totale a sistemului nu se schimbă, iar energia potențială merge în cinetică și invers.

Ce magnitudine va scădea energia potențială, cineticul va crește pe aceeași. Suma lor nu se va schimba.

Egalitatea este corectă pentru un sistem închis de corpuri fizice
E K1 + E P1 \u003d E K2 + E P2,
Unde E K1, E P1 - energia cinetică și potențială a sistemului la orice interacțiune, E k2, e p2 - Energiile adecvate după aceasta.

Procesul de transformare a energiei cinetice într-un potențial și dimpotrivă poate fi văzut prin vizionarea pendulului balansier.

Faceți clic pe imagine

Fiind într-o poziție extrem de corectă, pendulul pare să fie liber. În acest moment, înălțimea sa deasupra punctului de referință este maximă. În consecință, energia maximă și potențială. Iar cineticul este zero, deoarece nu se mișcă. Dar următorul moment pendulul începe să se mute în jos. Își crește viteza și, înseamnă că energia cinetică crește. Dar înălțimea scade, iar energia potențială scade. În punctul de jos, acesta va deveni egal cu zero, iar energia cinetică va atinge valoarea maximă. Pendulul va zbura acest punct și începe să se ridice până la stânga. Va crește energia potențială, iar cineticul va scădea. Etc.

Pentru a demonstra transformările energiei Isaac, Newton a venit cu un sistem mecanic numit cradle Newton. sau Bilele lui Newton .

Faceți clic pe imagine

Dacă respingeți spre lateral, lăsați-vă la prima minge, atunci energia și impulsul său sunt transferate în ultimele trei bile intermediare care vor rămâne fixe. Iar ultima minge se va abate la aceeași viteză și se va ridica la aceeași înălțime ca și prima. Apoi ultima minge va transmite energia și pulsul prin bilele intermediare primul și așa mai departe.

Mingea rezervată laterală are energia potențială maximă. Energia lui cinetică în acest moment este zero. Pornirea mișcării, pierde energie potențială și dobândește cineticul, care la momentul coliziunii cu a doua minge atinge maximul, iar potențialul devine egal cu zero. Apoi, energia cinetică este transmisă de al doilea, apoi a treia, a patra și a cincea bile. Acesta din urmă, care au primit energie cinetică, începe să se miște și se ridică la aceeași înălțime, pe care a avut loc o primă minge la începutul mișcării. Energia sa cinetică în acest moment este zero, iar potențialul este egal cu valoarea maximă. Mai mult, începe să cadă și doar transmite energia cu bilele în ordine inversă.

Deci, continuă destul de mult timp și ar putea continua pe o perioadă nedeterminată dacă nu existau forțe non-conservatoare. Dar, în realitate, forțele disipative acționează în sistem, sub acțiunea cărora bilele își pierd energia. Reduce treptat viteza și amplitudinea lor. Și în cele din urmă se opresc. Acest lucru confirmă faptul că legea conservării energiei se efectuează numai în absența forțelor ne-coerente.