Na početku ovog odjeljka primijetili smo da je energija, poput impulsa, veličine sačuvanog. Međutim, na prethodnim lekcijama bili smo uvjereni da rad svih snaga koji djeluju na tijelo dovodi do promjene u kinetičkoj i potencijalnoj energiji tijela, ali nije primio zakon očuvanja energije. U ovoj lekciji dobit ćemo zakon očuvanja pune mehaničke energije, a također razgovaramo o tome kako je to fer.

2. Koristeći zakon očuvanja energije, izračunajte brzinu tijela, tečno pada sa neke visine, na površini zemlje. Uporedite rezultat dobiveni s onom iz kinematskih formula.

3. Razmotrite sljedeća pitanja i odgovore:

Lista pitanja - Odgovori:

Pitanje: Gdje je energija sistema, kada tijela komuniciraju sa disipativnim silama? Zašto ne koristiti zakon očuvanja kompletne mehaničke energije?

Odgovor: U osnovi, energija pod djelovanjem disipativnih snaga prelazi u toplinu. Općenito, može se reći da energija ulazi u drugu, ne-mehaničku energiju. Dakle, ne možemo koristiti zakon potpune mehaničke energije, jer mehanika ne mogu opisati toplotne ili bilo koje druge pojave koje se događaju u ovom sistemu.

Pitanje: Da li je zakon očuvanja energetike, ako tijelo istovremeno važi i moć težine djeluje, a elastična sila?

Odgovor: Da, naravno, ako sustavna tijela interaktiraju s nekoliko konzervativnih snaga, a zatvorena je, izveden je zakon očuvanju pune mehaničke energije.

Pitanje: Kako sistem vanjske sile utiče na energiju sistema? Je li sačuvan u ovom slučaju mehanička energija?

Odgovor: Činjenica da vanjska sila djeluje na sustav ne kaže da sistem prestaje biti zatvoren, zakon očuvanja pune mehaničke energije u njemu ne radi. Međutim, ako je tijelo uključeno u ovaj sistem, mjera interakcije čija je ta vanjska sila, tada će ovaj novi prošireni sustav već biti zatvoren, a samim tim i zakon očuvanja energije bit će fer.

Pitanje: Satelit se okreće u orbiti oko zemlje. Uz pomoć raketnih motora prebačen je na drugu orbitu. Da li se njegova mehanička energija promijenila?

Odgovor: Da, energija se promijenila zbog činjenice da je sistem prestao biti zatvoren tokom rada raketnih motora.

Od kursa iz 8. klase, znate da se količina potencijalnog (MGH) i kinetičkog (MV 2/2) tijela ili tijela tijela naziva potpuna mehanička (ili mehanička) energija.

Takođe ste poznati po zakonu očuvanja mehaničke energije:

• mehanička energija zatvorenog sistema tijela ostaje konstantna ako su samo snage i jačina elastičnosti važnu između tijela sustava i nema fremena

Potencijal I. kinetička energija Sistemi se mogu promijeniti pretvaranjem jedni drugima. Sa smanjenjem energije jedne vrste, energija druge vrste se povećava, tako da njihov iznos ostaje nepromijenjen.

Potvrđujemo pravdu zakon očuvanja energije teorijskim zaključkom. Da biste to učinili, razmislite o takvom primeru. Mala čelična lopta masa m slobodno pada na zemlju s neke visine. Na visini H 1 (Sl. 51), lopta ima brzinu v 1, a kada se smanjuje na visinu H 2, njegova brzina povećava se na vrijednost v 2.

Sl. 51. Besplatna kap lopte na zemlji sa neke visine

Rad gravitacije koji djeluju na kugli mogu se izraziti i kroz pad potencijalne energije gravitacijske interakcije lopte iz zemlje (E p) i povećanjem kinetičke energije lopte (EC):

Budući da su lijevi dijelovi jednadžbi jednaki, tada su njihovi pravi dijelovi jednaki:

Iz ove je jednadžbe proizlazi da se kada se lopta kreće, njen potencijal i kinetička energija promijenila se. U isto vrijeme, kinetička energija se povećavala koliko i potencijal smanjen.

Nakon preuređenja članova u posljednjoj jednačini, dobivamo:

Jednadžba zabilježena u takvom obliku ukazuje na to da ukupna mehanička energija lopte tokom njegovog pokreta ostaje konstantna.

Može se snimiti i tako:

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

Jednadžbe (1) i (2) su matematički zapisnik o zakonu očuvanja mehaničke energije.

Dakle, teoretski smo dokazali da je puna mehanička energija tijela (tačnije zatvorena tijela kuglice - Zemlja) sačuvana, i.e. se ne mijenja s vremenom.

Razmotrite primjenu zakona očuvanja mehaničke energije za rješavanje problema.

Primjer 1.. Apple teži 200 g pada sa drveta sa visine 3 m. Kakvu kinetičku energiju će biti na nadmorskoj visini od 1 m od zemlje?

Primjer 2.. Lopta je bačena s visine H 1 \u003d 1,8 m brzinom V 1 \u003d 8 m / s. Koja će visina H 2 odbiti loptu nakon što je udario u zemlju? (Gubitak energije prilikom pomicanja lopte i ne uzimajte u obzir njegovo tlo.)

Pitanja

1. Šta se naziva mehanička (kompletna mehanička) energija?
2. Riječ Zakon očuvanja mehaničke energije. Zabilježite ga u obliku jednadžbi.
3. Može li se potencijalna ili kinetička energija zatvorenog sistema mijenjati s vremenom?

Vježba 22.

1. Odlučite problem koji se razmatra u stavku od primjera 2 bez korištenja mehaničkog zakona o zaštiti energije.
2. Icicle pada sa krova kapi sa visine h \u003d 36 m od zemlje. Koju brzinu v ima na visini H \u003d 31 m? (Prihvati G \u003d 10 m / s 2.)
3. Lopta se ruši iz dječijeg proljetnog pištolja okomito gore s početnom brzinom V 0 \u003d 5 m / s. Koju visinu od mjesta polaska raste? (Prihvati G \u003d 10 m / s 2.)

Zadatak

Dođite i nacrtajte jednostavno iskustvo, jasno pokazujući da se tijelo kreće u suvidno, ako je brzina kretanja ovog tijela i sile koja djeluje na njemu usmjerava se prema presijecavanju ravnih linija. Opišite opremu koja se koristi, vaše postupke i promatrane rezultate.

Rezultati poglavlja
Najvažnija stvar

Ispod su imena fizičkih zakona i njihova formulacija. Slijed prezentacije formulacije zakona ne odgovara redoslijedu njihovih imena.

Prijenos u bilježnicu imena fizičkih zakona i u kvadratnim zagradama, unesite broj narudžbe za formulaciju koja odgovara gore navedenom zakonu.

• Prvi zakon Newtona (Zakon inercije);
• drugi zakon Newtona;
• treći Newtonski zakon;
• zakon Svjetske zajednice;
• zakon očuvanja impulsa;
• zakon očuvanja mehaničke energije.

1. Ubrzanje tijela izravno je proporcionalno jednakim silama koje se primjenjuju na tijelo i obrnuto proporcionalno svoju masu.
2. Mehanička energija zatvorenog sistema tijela ostaje konstantna ako samo snage i jačina elastičnosti djeluju između tijela sustava i ne postoje trenje.
3. Dvojica od bilo kojeg tijela međusobno privlače silom, direktno proporcionalno masi svakog od njih i obrnuto proporcionalno na kvadrat udaljenosti između njih.
4. Vektorski zbroj impulsa tijela koji čine zatvoreni sistem ne mijenja se s vremenom s bilo kakvim pokretima i interakcijama ovih tijela.
5. Postoje takvi referentni sustavi u odnosu na koji tijela zadržavaju njihovu brzinu nepromijenjenu ako se na njima nadoknađuju druga tijela ili druga tijela.
6. Snage sa kojim dva tijela djeluju jedna na drugu jednake su modula i suprotni su smjeru.

Proveri se

Izvršite zadatke predložene u elektroničkoj primjeni.

Mehanički zakon o očuvanju energije

Ako u zatvorenom sistemune radite, trenje i čvrstoća otpora , zbroj kinetičke i potencijalne energije svih tijela sistema ostaje trajno.

Ako su tijela koja sastavljaju zatvoreni mehanički sistem, međusobno komuniciraju samo kroz sile i elastičnost, rad tih snaga jednak je promjeni u značajnoj energiji koja je uzeta sa suprotnim znakom:

Otuda

Zbroj kinetičke i potencijalne energije tijela koja čine zatvoreni sistem i međusobno komuniciraju kroz snage i snage elastičnosti ostaju nepromijenjeni.

Ova izjava izražava zakon očuvanja energije u mehaničkim procesima . To je posljedica Newtonovih zakona. Iznos E.=E. k. +E. p. Nazvati kompletna mehanička energija . Zakon očuvanja mehaničke energije vrši se samo kada tijelo u zatvorenom sustavu djeluje međusobno konzervativne snage, odnosno od strane snaga za koje se može uvesti koncept potencijalne energije.

S bilo kojom fizičkom interakcijom energija se ne događa i ne nestaje, već se samo iz jednog oblika pretvara samo u drugo.

b. Uzimajući u obzir sotteniju

Briga o kretanju kuglice koja se odskakuje na štednjaku (§ 102), može se naći da se nakon svakog udara lopta izdiže u nešto manju visinu nego prije (Sl. 170), t. e. Kompletna energija ne ostaje trajna, a postepeno opada; To znači da se zakon očuvanja energije u ovom obliku, kao što smo ga formulirali, primijećeno u ovom slučaju samo otprilike. Razlog je da se u ovom iskustvu pojavljuju trenje u ovom iskustvu: otpor zraka u kojem se lopta kreće, a unutarnje trenje u samim materijalima i pločicama. Općenito, u prisustvu trenja, zakon očuvanja mehaničke energije uvijek je uznemiren i zbroj potencijalnih i kinetičkih energija tijela se smanjuju. Na štetu ovog gubitka energije i rada protiv trenja izvrši se 1).

Smanjenje visine loptice nakon mnogih refleksija iz peći.

Na primjer, kada tijelo padne sa visoke visine tijela, zbog djelovanja sve veće snage srednjeg otpora, uskoro postaje stalna (§ 68); Kinetička energija tijela prestaje mijenjati, ali njegovu potencijalna energija Podignite zemlju opada. Rad protiv snage otpornosti zraka vrši snagu gravitacije zbog potencijalne energije tijela. Iako postoji neki kinetička energija za okolni zrak, ali je manji od gubitka potencijalne energije tijela, a to znači da se ukupna mehanička energija opada.

Rad protiv trenja mogu se izvesti na štetu kinetičke energije. Na primjer, prilikom vožnje brodom, koji je gurnut iz obale ribnjaka, potencijalna energija čamca ostaje konstantna, ali zbog vodootpornosti, brzina kretanja broda smanjuje se, odnosno njegova kinetička energija i Povećanje kinetičke vode vode, u isto vrijeme opažena, manja od kinetičkog smanjenja energetskih brodica.

Isto tako, trenje snage između čvrstih tijela Zakona o tijelima. Na primjer, brzina koja nosi teret koji se ruga iz nagnute ravnine, a samim tim i njezina kinetička energija, manja od kada bi se stekao u nedostatku trenja. Možete odabrati ugao nagiba aviona koji će opterećenje ravnomjerno kliznuti. Istovremeno, njegova potencijalna energija će se smanjiti, a kinetički - ostati stalan, a rad protiv sila trenja donosit će se zbog potencijalne energije.

U prirodi, svi pokreti (s izuzetkom pokreta u punom nevaženju, na primjer, pokreti nebeskih tijela) praćeni su trenjem. Stoga je s takvim pokretima, zakon očuvanja mehaničke energije prekršiti, a ova kršenja uvijek se javlja u jednom smjeru - u smjeru smanjenja ukupne energije.

"Općenito, sa trenjem1. Zakon očuvanja mehaničke energije uvijek se uznemirava 2.Sum potencijalnih i kinetičkih energija tijela se smanjuju. "Druga je istina. Prvo - palo opterećenje! Zakon nije prekršen. Dura lex sed lex.

Energija je skalarna vrijednost. U sistemu sistema jedinica je Joule.

Kinetička i potencijalna energija

Postoje dvije vrste energije - kinetički i potencijalni.

Definicija

Kinetička energija - Ovo je energija koju tijelo ima zbog svog pokreta:

Definicija

Potencijalna energija - Ovo je energija koja je određena međusobnim dispozicijom tijela, kao i prirodu interakcijskih snaga između ovih tijela.

Potencijalna energija u oblasti zemljišta je energija uzrokovana gravitacijskom interakcijom tijela sa zemljom. Određuje se položajem tijela u odnosu na zemlju i jednak je radu na kretanju tijela iz ove pozicije na nultu razinu:

Potencijalna energija je energija zbog interakcije dijelova tijela jedni s drugima. Jednako je radu vanjske čvrstoće za istezanje (kompresije) nepravilnog opruga po veličini:

Tijelo može istovremeno imati i kinetičku i potencijalnu energiju.

Ukupna mehanička energija tijela ili tijela tijela jednaka je zbroju kinetičke i potencijalne energije tijela (tijela):

Zakon o zaštiti energije

Za sistem zatvorenih tijela, zakon očuvanja energije važi:

U slučaju kada vanjske snage djeluju na tijelo (ili tijelo), na primjer, zakon očuvanja mehaničke energije se ne vrši. U ovom slučaju promjena potpune mehaničke energije tijela (tijela tijela) jednaka je vanjskim silama:

Zakon očuvanja energije omogućava vam uspostavljanje kvantitativne veze između različiti oblici Kretanje materije. Baš kao, fer ne samo za, već i za sve fenomene prirode. Zakon očuvanja energije kaže da se u energiji u prirodi ne može uništiti na isti način kao stvaranje iz ničega.

U najopćenitijoj formi može se formulisati zakon očuvanja energije na sledeći način:

• energija u prirodi ne nestaje i ne stvara se ponovo, već se samo iz jedne vrste okreće samo.

Primjeri rješavanja problema

Primjer 1.

Primjer 2.

Da li su vam poznati zakoni očuvanja? // kvant. - 1987. - № 5. - P. 32-33.

Prema posebnom ugovoru sa uredništvom i urednicima časopisa "Kvant"

Stvari se ne mogu ni stvoriti iz ničega niti
Jednom kada se ponovo nastavi da kontaktiramo ništa ...
Car Lucretia. "O prirodi stvari"

Razvoj fizike pratio je uspostavljanje različitih zakona o očuvanju koji tvrde da u izoliranim sistemima određene vrijednosti ne mogu doći ili nestati. Ideje koje takvi zakoni postoje, nastale u dubini stoljeća: petlje, dato u epigrafom odražava još uvijek antikne poglede. Danas je sasvim mnogi takvi zakoni poznati fizičarima, neki od njih su poznati i vi ste zakoni očuvanja zamaha, energije, naplate. Daljnje proučavanje fizike omogućit će vam znati da postoje vrlo neobični zakoni očuvanja, na primjer, čudnosti, paritet i šarm. Ali prije - mi ćemo raditi s onima koje biste trebali dobro znati.

Pitanja i ciljevi

1. Može li se kinetička energija tijela promijeniti ako tijelo ne djeluje na tijelu?
2. Može li kinetička energija tijela ostati nepromijenjena ako su rezultirajuće sile pričvršćene na tijelo izvrsne od nule?
3. Kada se električni prenos naboja iz jedne tačke električno polje Ne prati promjena energije?
4. Koje vrste energije pretvaraju energiju svjetla koja pada na efekt fotoze?
5. Kako kosmonaut može biti u vezi s brodom ne može se vratiti na brod?
6. Da li potpuni impuls dobro usredotočenog zamašnjaka ovisi o učestalosti njegovog rotacije?
7. U masivnom homogenom cilindru, koji se može rotirati bez trenja oko vodoravne osi, metak vodoravno pada vodoravno brzinom υ I nakon što je pogodio cilindar pada na kolibu. Da li brzina kolica ovisi, što stiže nakon udarca metka, u kojem će metak pogoditi koji dio cilindra?

   

8. Ispravljajući foton, plinski atom mijenja svoj impuls. Zašto se to promenu neminovno?
9. U procesu uništavanja elektrona i pozitrona, jedan gama kvant nikad ne dolazi. Koji se od zakona o očuvanju očituje u ovoj činjenici?
10. Metalna ploča napunjena pod djelovanjem rendgenskih zraka. Šta je znak optužbi?
11. Sabiranjem elektrona sa pozitronom, formirana je gama kvanta; Međutim, to se ne događa na sastanku dva elektrona ili dva pozitora. Ono što utiče na zakon očuvanja?

Mikrofol

Dovršite od hrane za hranu na prvi brod do njenog nosa. Zašto će se brod premjestiti u suprotnom smjeru?

Radoznalo je to ...

Često neki zakoni o očuvanju važe samo pri opisuju ograničeni krug Fenomena. Dakle, prilikom proučavanja hemijskih reakcija može se smatrati da se masa održava nuklearnim reakcijama, upotreba takvog zakona je pogrešna, jer je na primjer, masa konačnih proizvoda uranijuma manja od mase Početna količina urana.

Ako zakon očuvanja optužbe nije bio potpuno točan zakon prirode, elektron se može ispuniti, na primjer, na neutrinu i fotonu. Potraga za takvim raspadanjima, međutim, nije bila okrunjena uspjehom i pokazala je da je život elektrona najmanje najmanje 10 godina. (Starost svemira danas procjenjuje naučnici u 10 10 godina.)

To je bio zakon štednje optužbe da je J. Maxwell predložio ideju o mogućim pojavljivanju magnetnog polja kao rezultat promjene električnog polja. Razvoj ove ideje LED Maxwell u predviđanju periodičnih elektromagnetskih procesa širenje u prostoru. Izračunata vrijednost brzine širenja bila je tačno jednaka prethodno izmjerenoj svjetlojskoj brzini.