В началото на този раздел отбелязахме, че енергията, като импулс, е размерът на запазените. Въпреки това, при предишни уроци, ние бяхме убедени, че работата на всички сили, действащи върху тялото, води до промяна в кинетичната и потенциалната енергия на тялото, но не получи закона за запазване на енергията. В този урок ще извлечем закона за запазване на пълна механична енергия и ще говорим за това как е справедливо.

2. Използване на закона за енергоспестяване, изчислете скоростта на тялото, свободно падащ от някаква височина, на повърхността на земята. Сравнете резултата, получен с този от кинематичните формули.

3. Обмислете следните въпроси и отговори:

Списък на въпроси - отговори:

Въпрос: Къде е енергията на системата, когато телата взаимодействат с дисипативни сили? Защо да не използваме закона за запазване на пълна механична енергия?

Отговор: По принцип енергията под действието на дисипативните сили преминава в топлина. Като цяло може да се каже, че енергията отива в друга, немеханична енергия. По този начин не можем да използваме закона за пълната механична енергия, тъй като механиката не е в състояние да опише топлинност или други явления, които се случват в тази система.

Въпрос: Дали законът за опазване на енергийното движение, ако тялото е едновременно валидно и силата на тежестта действа и еластичната сила?

Отговор: Да, разбира се, ако системните тела взаимодействат с няколко консервативни сили и е затворен, се извършва законът за запазване на пълна механична енергия.

Въпрос: Как външната сила засяга енергията на системата? Е запазена в този случай механична енергия?

Отговор: Фактът, че външната сила действа върху системата, не се казва, че системата престава да бъде затворена, следователно законът за запазване на пълна механична енергия в него не работи. Въпреки това, ако тялото е включено в тази система, мярката за взаимодействие е тази външна сила, тогава тази нова разширена система вече ще бъде затворена и следователно законът за енергоспестяване ще бъде справедлив.

Въпрос: Сателитът се върти в орбита около земята. С помощта на ракетен двигател той беше прехвърлен в друга орбита. Промени ли се механичната му енергия?

Отговор: Да, енергията се е променила поради факта, че системата е престанала да бъде затворена по време на експлоатацията на ракета.

От хода на физиката от 8 клас знаете, че количеството на потенциала (MGH) и Kinetic (MV 2/2) на тялото или органите на тялото се нарича пълна механична (или механична) енергия.

Също така сте известни със Закона за опазване на механичната енергия:

• механичната енергия на затворена система на тела остава постоянна, ако само силите и силата на еластичността са валидни между телата на системата и няма сили на триене

Потенциален I. кинетична енергия Системите могат да се променят, като се преобразуват. С намаляване на енергията на един вид, енергията на друг вид се увеличава, така че сумата им остава непроменена.

Ние потвърждаваме справедливостта на Закона за енергоспестяване чрез теоретично заключение. За да направите това, помислете за такъв пример. Малка стоманена топка маса m свободно пада на земята с някаква височина. На височина h 1 (фиг. 51), топката има скорост V1, а когато намалява до височината Н 2, скоростта му се увеличава до стойността на V2.

Фиг. 51. Безплатна капка топка на земята с някаква височина

Работата на гравитацията, действаща върху топката, може да бъде изразена и чрез намаляване на потенциалната енергия на гравитационното взаимодействие на топката от Земята (E p) и чрез увеличаване на кинетичната енергия на топката (ЕК):

Тъй като левите части на уравненията са равни, десните им части са равни:

От това уравнение следва, че когато топката се движи, нейният потенциал и кинетична енергия се променя. В същото време кинетичната енергия се увеличава толкова, колкото потенциалът намаля.

След пренареждане на членовете в последното уравнение, получаваме:

Уравнението, записано в такава форма, показва, че общата механична енергия на топката по време на нейното движение остава постоянна.

Тя може да бъде записана и така:

E P1 + E K1 \u003d E P2 + E K2. (2)

Уравнения (1) и (2) са математически запис на закона за опазване на механичната енергия.

Така теоретично доказахме, че пълната механична енергия на тялото (по-точно, затворените тела на тялото на топката - земята) е запазена, т.е. не се променя с времето.

Помислете за прилагането на Закона за запазване на механичната енергия за решаване на проблемите.

Пример 1.. Ябълка с тегло 200 г пада от дърво от височина 3 m. Какъв вид кинетична енергия ще бъде на надморска височина от 1 м от земята?

Пример 2.. Топката е хвърлена надолу от височината H 1 \u003d 1,8 m при скорост V 1 \u003d 8 m / s. Каква височина h 2 ще скача топката след удара на земята? (Загуба на енергия при преместване на топката и не вземайте под внимание земята му.)

Въпроси

1. Какво се нарича механична (пълна механична) енергия?
2. Word Законът за опазване на механичната енергия. Запишете го под формата на уравнения.
3. Може ли потенциалната или кинетичната енергия на затворена система да се промени с течение на времето?

Упражнение 22.

1. Решете проблема, разгледан в параграф от Пример 2, без да се използва законодателството за опазване на енергията.
2. Изтичането от покрива пада от височината H \u003d 36 м от земята. Каква скорост v ще има на височината h \u003d 31 m? (Приемам g \u003d 10 m / s 2.)
3. Топката се срива от детски пружинен пистолет вертикално нагоре с първоначалната скорост V 0 \u003d 5 m / s. Каква височина от мястото на заминаване ще се издигне? (Приемам g \u003d 10 m / s 2.)

Задачата

Измислете и нарисувайте просто преживяване, ясно демонстриране, че тялото се движи криволинейно, ако скоростта на движение на това тяло и сила, действаща върху него, е насочена по отношение на пресичащите се линии. Опишете използваното оборудване, вашите действия и наблюдавани резултати.

Резултати от глава
Най-важното нещо

По-долу са имената на физическите закони и тяхната формулировка. Последователността на представяне на формулировката на законите не съответства на последователността на техните имена.

Прехвърлете към тетрадката за имената на физическите закони и в квадратни скоби, въведете номера на поръчката на формулировката, съответстваща на горепосочения закон.

• Първия закон на Нютон (законът на инерцията);
• вторият закон на Нютон;
• третият закон на Нютон;
• правото на световната общност;
• законът за запазване на импулса;
• законът за опазване на механичната енергия.

1. Ускорението на тялото е пряко пропорционално на равните сили, прилагани към тялото, и обратно пропорционално на масата си.
2. Механичната енергия на затворена система от тела остава постоянна, ако действат само силите и силата на еластичността между телата на системата и няма триещи сили.
3. Две от всички тела са привлечени един от друг със сила, пряко пропорционална на масата на всеки от тях и обратно пропорционална на квадрата на разстоянието между тях.
4. Векторната сума на импулсите на телата, съставляваща затворената система, не се променя с времето с всякакви движения и взаимодействия на тези тела.
5. Има такива референтни системи спрямо които телата запазват скоростта си непроменена, ако други тела или други органи са компенсирани върху тях.
6. Силите, с които два тела действат един на друг, са равни на модула и са противоположни на посоката.

Проверете себе си

Изпълнява задачите, предложени в електронното приложение.

Механичен закон за опазване на енергията

Ако в затворена системане работят, триене и съпротива , сумата на кинетичната и потенциалната енергия на всички органи на системата остава постоянна.

Ако телата, съставляващи затворена механична система, взаимодействат помежду си само чрез силите и еластичността, работата на тези сили е равна на промяната в значителната енергия, взета с противоположния знак:

Следователно

Сумата от кинетичната и потенциалната енергия на тела, съставляваща затворена система и взаимодействаща помежду си през силите и силата на еластичността, остава непроменена.

Това изявление изразява законът за запазване на енергията в механичните процеси . Това е следствие от законите на Нютон. Количество Д.=Д. к. +Д. пс. Обади се пълна механична енергия . Законът за опазване на механичната енергия се извършва само когато тялото в затворена система взаимодейства помежду си консервативни сили, т.е. от силите, за които може да се въведе понятието за потенциална енергия.

С всички физически взаимодействия, енергията не се случва и не изчезва, а само се превръща от една форма в друга.

б. Като се вземат предвид саттения

Гледането на движението на топка подскачащи по печката (§ 102), може да се намери, че след всяко въздействие, топката се издига в малко по-малка височина, отколкото преди (фиг. 170), t. д. Пълната енергия не остава постоянна и постепенно намалява; Това означава, че законът за запазване на енергията в този вид, както го формулирахме, се наблюдава в този случай само приблизително. Причината е, че в този опит възникват сили на триене: съпротивата на въздуха, в която топката се движи, и вътрешно триене в самия материал и плочи. Като цяло, в присъствието на триене, законът за опазване на механичната енергия винаги е нарушен и сумата от потенциалните и кинетичните енергии на телата намаляват. За сметка на тази загуба на енергия и работа срещу силите на триене 1) се извършва.

Намаляване на височината на топката отскока след много отражения от печката.

Например, когато тялото падне от висока височина на тялото, поради действието на нарастващата здравина на средното съпротивление, тя скоро става постоянна (§ 68); Кинетичната енергия на тялото престава да се променя, но потенциална енергия Повишаването на земята намалява. Работата срещу силата на съпротивата на въздуха прави силата на гравитацията поради потенциалната енергия на тялото. Въпреки че има някаква кинетична енергия към околния въздух, но е по-малка от загубата на потенциалната енергия на тялото и това означава, че общата механична енергия намалява.

Работата срещу силите на триене може да се извърши за сметка на кинетичната енергия. Например, когато управлявате лодка, която е избутана от брега на езерото, потенциалната енергия на лодката остава постоянна, но поради водоустойчивост, скоростта на движение на лодката намалява, т.е. неговата кинетична енергия и Увеличаване на кинетичната вода на водата, наблюдавано по едно и също време, по-малко от кинетичните намалява енергийните лодки.

По същия начин, войските сили между твърдите тела действат. Например, скоростта, която носи товара, отблъсквайки се от наклонената равнина, и следователно неговата кинетична енергия, по-малка от това, което би придобил при липса на триене. Можете да изберете ъгъла на наклона на равнината, който товарът ще се плъзне равномерно. В същото време потенциалната му енергия ще намалее, а кинетичният - да остане постоянен, а работата срещу силите на триене ще бъде направена поради потенциалната енергия.

В природата всички движения (с изключение на движенията в пълна празнота, например движенията на небесните тела) са придружени от триене. Следователно с такива движения законът за опазване на механичната енергия е нарушен и това нарушение винаги се случва в една посока - в посока за намаляване на общата енергия.

"Като цяло, с триене1. Законът за опазване на механичната енергия винаги е нарушен от 2. Сума на потенциалните и кинетичните енергии на телата намаляват. "Вторият е вярно. Първо - паднал товар! Законът не е нарушен. Dura Lex Sed Lex.

Енергията е скаларна стойност. В системата на системата устройството е джаул.

Кинетична и потенциална енергия

Има два вида енергия - кинетични и потенциални.

Дефиниция

Кинетична енергия - Това е енергията, която тялото се дължи на движението си:

Дефиниция

Потенциална енергия - Това е енергията, която се определя от взаимното разпореждане с тела, както и естеството на взаимодействията между тези органи.

Потенциалната енергия в областта на земята е енергията, причинена от гравитационното взаимодействие на тялото със Земята. Тя се определя от положението на тялото спрямо Земята и е равно на работата върху движението на тялото от тази позиция до нулевото ниво:

Потенциалната енергия е енергията поради взаимодействието на частите на тялото един с друг. Тя е равна на работата на външната якост за разтягане (компресия) на недеформираната пружина по величина:

Тялото може едновременно да има и кинетична и потенциална енергия.

Общата механична енергия на тялото или телесната система е равна на сумата на кинетичната и потенциалната енергия на тялото (телесна система):

Закон за енергоспестяване

За система със затворени органи законът за опазване на енергията е валиден:

В случая, когато външните сили действат върху тялото (или тялото), например, законът за опазване на механичната енергия не се извършва. В този случай промяната в пълната механична енергия на тялото (телесна система) е равна на външните сили:

Законът за енергоспестяване ви позволява да установите количествена връзка между различни форми Движение на материята. Точно както, това е справедливо не само за, но и за всички явления на природата. Законът за запазване на енергията казва, че в енергията в природата не може да бъде унищожена по същия начин като създаването от нищо.

В най-общата форма законът за запазване на енергията може да бъде формулиран, както следва:

• енергията в природата не изчезва и не се създава отново, но само се превръща от един вид в друг.

Примери за решаване на проблеми

Пример 1.

Пример 2.

Законът за опазването ви е добре познат? // KVANT. - 1987 г. - № 5. - стр. 32-33.

Съгласно специално споразумение с редакционния съвет и редакторите на списанието "Кваннт"

Нещата не могат да бъдат създадени от нищо, нито
Веднъж възникнали отново, за да се свържете с нищо ...
Лукрения кола. "По природа на нещата"

Развитието на физиката беше придружено от създаването на различни закони за опазване, които твърдят, че в изолирани системи, някои стойности не могат да възникнат или изчезват. Идеите, които съществуват такива закони, възникнаха в дълбините на вековете: натрупването, дадено в епиграфа отразява все още антични погледи. Днес доста от тези закони са известни на физиците, някои от тях са познати и вие сте закони за запазване на инерцията, енергия, обвинение. По-нататъшното изследване на физиката ще ви позволи да знаете, че има много необичайни закони за опазване, например странност, паритет и чар. Но преди - ще работим с тези, които трябва да знаете добре.

Въпроси и цели

1. Може ли кинетичната енергия на тялото да се промени, ако тялото не действа върху тялото?
2. Може ли кинетичната енергия на тялото да остане непроменена, ако получените сили, прикрепени към тялото, са отлични от нула?
3. Когато се прехвърля електрическият заряд от една точка електрическо поле Не е придружен от промяна в енергията?
4. Какви видове енергия превръщат енергията на светлината, която попада върху ефекта?
5. Как може космонавтът, който не е свързан с кораба, може да се върне на кораба?
6. Дали пълният импулс на добре ценен маховик зависи от честотата на нейното въртене?
7. В масивен хомогенен цилиндър, който може да се върти без триене около хоризонталната ос, куршумът пада хоризонтално при скоростта υ И след като удари цилиндърът пада върху количката. Дали скоростта на количката зависи, която тя придобива след удара на куршума, в който куршумът ще удари коя част от цилиндъра?

   

8. Изпразване на фотон, газът на газта променя импулса си. Защо тази промяна е неизбежна?
9. В процеса на унищожаване на електрона и позитрона, един гама квантум никога не се случва. Кои от законите за опазване се проявяват в този факт?
10. Металната плоча се зарежда под действието на рентгенови лъчи. Какъв е знакът за зареждане?
11. При унищожение на електрон с позитрон се образува гама кванти; Това обаче не се случва на среща на два електрона или два позитроса. Какъв е законът за опазване на запазването?

Микрофол

Попълнете от фуражите, неподвижни на първата лодка до носа. Защо лодката ще бъде преместена в обратна посока?

Любопитно е, че ...

Често някои консервационни закони са валидни само когато се описват ограничен кръг явления. По този начин, при изучаване на химични реакции, може да се счита, че масата се поддържа, но с ядрените реакции използването на такъв закон е погрешно, тъй като например масата на уранните крайни продукти е по-малка от масата на. \\ T първоначално количество уран.

Ако законът за запазване на обвинението не е напълно точен закон на природата, електронът може да бъде изпълнен, например, на неутрино и фотон. Търсенето на такива дезинтеграции обаче не бяха увенчани с успех и показа, че животът на електрон е най-малко 10 21 години. (Възраст на Вселената се оценява днес от учените на 10 10 години.)

Това беше законът за спестяване на такса, че J. Maxwell предложи идеята за възможното поява на магнитно поле в резултат на промяна на електрическото поле. Развитието на тази идея доведе Maxwell до прогнозата за периодични електромагнитни процеси, разпространяващи в пространството. Изчислената стойност на процента на разпространение беше точно равна на измерената скорост на светлината.