Sa simula ng seksyong ito, nabanggit namin na ang enerhiya, tulad ng salpok, ay ang sukat ng napanatili. Gayunpaman, sa mga nakaraang aralin, kumbinsido kami na ang gawain ng lahat ng pwersa na kumikilos sa katawan ay humahantong sa isang pagbabago sa kinetiko at potensyal na enerhiya ng katawan, ngunit hindi nakatanggap ng batas ng konserbasyon ng enerhiya. Sa araling ito, derive namin ang batas ng pagpapanatili ng buong mekanikal na enerhiya, at makipag-usap din tungkol sa kung paano ito ay patas.

2. Gamit ang batas ng konserbasyon ng enerhiya, kalkulahin ang bilis ng katawan, matatas na bumabagsak mula sa ilang taas, sa ibabaw ng lupa. Ihambing ang resulta na nakuha sa isa mula sa mga kinematiko na formula.

3. Isaalang-alang ang mga sumusunod na tanong at sagot sa kanila:

Listahan ng mga Tanong - Mga Sagot:

Tanong: Saan ang enerhiya ng sistema, kapag ang mga katawan ay nakikipag-ugnayan sa mga pwersang dissipative? Bakit hindi gamitin ang batas ng pagpapanatili ng kumpletong mekanikal na enerhiya?

Sagot: Talaga, ang enerhiya sa ilalim ng pagkilos ng mga pwersa ng dissipative ay napupunta sa init. Sa pangkalahatan, maaari itong sabihin na ang enerhiya ay napupunta sa isa pa, di-mekanikal na enerhiya. Kaya, hindi namin magagamit ang batas ng kumpletong mekanikal na enerhiya, dahil ang mekanika ay hindi maaaring ilarawan ang thermal, o anumang iba pang mga phenomena na nagaganap sa sistemang ito.

Tanong: Ay ang batas ng konserbasyon ng enerhiya tumakbo, kung ang katawan ay sabay-sabay wasto at ang kapangyarihan ng gravity ay kumikilos, at ang nababanat puwersa?

Sagot: Oo, siyempre, kung ang mga sistema ng katawan ay nakikipag-ugnayan sa ilang mga pwersang konserbatibo, at sarado ito, ang batas ng pagpapanatili ng buong mekanikal na enerhiya ay ginaganap.

Tanong: Paano nakakaapekto ang panlabas na sistema ng lakas ng sistema ng sistema? Ito ay napanatili sa kasong ito mekanikal na enerhiya?

Sagot: Ang katotohanan na ang panlabas na puwersa ay gumaganap sa sistema ay hindi sinasabi na ang sistema ay huminto na sarado, samakatuwid, ang batas ng pagpapanatili ng buong mekanikal na enerhiya sa ito ay hindi gumagana. Gayunpaman, kung ang katawan ay kasama sa sistemang ito, ang sukatan ng pakikipag-ugnayan kung saan ang panlabas na puwersa na ito, pagkatapos ay sarado na ang bagong pinalawig na sistema na ito ay sarado na, at samakatuwid ang batas ng konserbasyon ng enerhiya ay magiging patas.

Tanong: Ang satellite ay umiikot sa orbita sa buong mundo. Sa tulong ng isang rocket engine, ito ay inilipat sa isa pang orbita. Nagbago ba ang kanyang mekanikal na enerhiya?

Sagot: Oo, ang enerhiya ay nagbago dahil sa ang katunayan na ang sistema ay tumigil na sarado sa panahon ng operasyon ng rocket engine.

Mula sa kurso ng physics ng 8th class, alam mo na ang halaga ng potensyal (mgh) at kinetic (mv 2/2) ng katawan o katawan katawan ay tinatawag na isang kumpletong mekanikal (o mekanikal) enerhiya.

Kilala ka rin para sa batas ng konserbasyon ng mekanikal na enerhiya:

• ang mekanikal na enerhiya ng isang sarado na sistema ng mga katawan ay nananatiling pare-pareho kung ang mga pwersa at lakas ng pagkalastiko ay may bisa sa pagitan ng mga katawan ng sistema at walang mga pwersa ng alitan

Potensyal na I. kINETIC ENERGY. Ang mga sistema ay maaaring magbago sa pamamagitan ng pag-convert ng bawat isa. Sa pagbaba sa enerhiya ng isang species, ang enerhiya ng isa pang species ay nagdaragdag, upang ang kanilang halaga ay nananatiling hindi nagbabago.

Kinukumpirma namin ang katarungan ng batas ng konserbasyon ng enerhiya sa pamamagitan ng teoretikal na konklusyon. Upang gawin ito, isaalang-alang ang gayong halimbawa. Ang maliit na bakal ball mass m malayang bumagsak sa lupa na may ilang mga taas. Sa taas H 1 (Larawan 51), ang bola ay may bilis v 1, at kapag bumababa ito sa taas H 2, ang bilis nito ay nagdaragdag sa halaga ng v 2.

Larawan. 51. Libreng drop ng bola sa lupa na may ilang mga taas

Ang gawain ng gravity na kumikilos sa bola ay maaaring ipahayag at sa pamamagitan ng pagbawas sa potensyal na enerhiya ng gravitational pakikipag-ugnayan ng bola mula sa Earth (E P), at sa pamamagitan ng pagtaas sa kinetic energy ng bola (EC):

Dahil ang kaliwang bahagi ng mga equation ay pantay, pagkatapos ay ang kanilang mga tamang bahagi ay pantay:

Ito ay sumusunod mula sa equation na kapag ang bola gumagalaw, ang potensyal at kinetic enerhiya ay nagbago. Kasabay nito, ang kinetic energy ay nadagdagan hangga't ang potensyal na nabawasan.

Pagkatapos ng pag-aayos ng mga miyembro sa huling equation, nakukuha namin ang:

Ang equation na naitala sa naturang form ay nagpapahiwatig na ang kabuuang mekanikal na enerhiya ng bola sa panahon ng kilusan nito ay nananatiling pare-pareho.

Maaari itong maitala at higit pa:

E p1 + e k1 \u003d e p2 + e k2. (2)

Equation (1) at (2) ay isang matematiko record ng batas ng konserbasyon ng mekanikal na enerhiya.

Kaya, pinatunayan namin na ang buong mekanikal na enerhiya ng katawan (mas tiyak, ang mga closed body body ng bola - ang lupa) ay napanatili, i.e. ay hindi nagbabago sa paglipas ng panahon.

Isaalang-alang ang aplikasyon ng batas ng konserbasyon ng mekanikal na enerhiya upang malutas ang mga problema.

Halimbawa 1.. Ang isang mansanas na tumitimbang ng 200 g ay bumaba mula sa isang puno mula sa taas na 3 m. Anong uri ng kinetiko na enerhiya ang magiging altitude ng 1 m mula sa lupa?

Halimbawa 2.. Ang bola ay itinapon mula sa taas h 1 \u003d 1.8 m sa bilis v 1 \u003d 8 m / s. Anong taas h 2 ay bounce ang bola pagkatapos ng pagpindot sa lupa? (Pagkawala ng enerhiya kapag gumagalaw ang bola at hindi isinasaalang-alang ang kanyang lupa.)

Mga tanong

1. Ano ang tinatawag na mekanikal (kumpletong mekanikal) na enerhiya?
2. Salita ang batas ng konserbasyon ng mekanikal na enerhiya. I-record ito sa anyo ng mga equation.
3. Maaaring ang potensyal o kinetic enerhiya ng isang closed system baguhin sa paglipas ng panahon?

Mag-ehersisyo 22.

1. Magpasya ang problema na isinasaalang-alang sa talata mula sa halimbawa 2 nang hindi ginagamit ang mekanikal na batas sa konserbasyon ng enerhiya.
2. Ang icicle na bumabagsak mula sa mga patak ng bubong mula sa taas H \u003d 36 m mula sa lupa. Anong bilis v ang magkakaroon sa taas h \u003d 31 m? (Tanggapin ang g \u003d 10 m / s 2.)
3. Ang bola ay nag-crash mula sa isang spring pistol ng mga bata patayo sa unang bilis v 0 \u003d 5 m / s. Anong taas mula sa lugar ng pag-alis ito ay babangon? (Tanggapin ang g \u003d 10 m / s 2.)

Ang gawain

Lumabas at gumuhit ng isang simpleng karanasan, malinaw na nagpapakita na ang katawan ay gumagalaw curvilinearly, kung ang bilis ng paggalaw ng katawan na ito at ang puwersa na kumikilos dito ay nakadirekta kasama ang intersecting tuwid na mga linya. Ilarawan ang kagamitan na ginamit, ang iyong mga aksyon at naobserbahang mga resulta.

Mga resulta ng kabanata
Ang pinaka importanteng bagay

Nasa ibaba ang mga pangalan ng mga pisikal na batas at ang kanilang mga salita. Ang pagkakasunud-sunod ng pagtatanghal ng mga salita ng mga batas ay hindi tumutugma sa pagkakasunud-sunod ng kanilang mga pangalan.

Ilipat sa kuwaderno ng mga pangalan ng mga pisikal na batas at sa mga square bracket, ipasok ang numero ng order ng pagbabalangkas na naaayon sa batas sa itaas.

• Ang unang batas ng Newton (ang batas ng pagkawalang-kilos);
• ang ikalawang batas ng Newton;
• ang ikatlong batas ng Newton;
• ang batas ng komunidad ng mundo;
• ang batas ng pagpapanatili ng salpok;
• ang batas ng konserbasyon ng mekanikal na enerhiya.

1. Ang acceleration ng katawan ay direktang proporsyonal sa pantay na pwersa na inilapat sa katawan, at inversely proportionately nito mass.
2. Ang mekanikal na enerhiya ng isang sarado na sistema ng mga katawan ay nananatiling pare-pareho kung ang mga pwersa lamang at lakas ng pagkalastiko ay kumilos sa pagitan ng mga katawan ng sistema at walang mga pwersa ng alitan.
3. Dalawa sa anumang mga katawan ay naaakit sa bawat isa na may lakas, direktang proporsyonal sa masa ng bawat isa sa kanila at inversely proporsyonal sa parisukat ng distansya sa pagitan ng mga ito.
4. Ang vector sum ng mga impulses ng mga katawan na bumubuo sa saradong sistema ay hindi nagbabago sa paglipas ng panahon sa anumang paggalaw at pakikipag-ugnayan ng mga katawan na ito.
5. Mayroong tulad na mga sistema ng sanggunian na may kaugnayan sa kung saan ang mga katawan panatilihin ang kanilang bilis hindi nagbabago kung iba pang mga katawan o iba pang mga katawan ay nabayaran para sa mga ito.
6. Ang mga pwersa na may dalawang katawan ay kumikilos sa isa't isa ay katumbas ng modyul at kabaligtaran sa direksyon.

suriin ang iyong sarili

Gawin ang mga gawain na iminungkahi sa elektronikong aplikasyon.

Mechanical Energy Conservation Law.

Kung sa isang saradong sistemahuwag gumana, lakas ng pagkikiskisan at paglaban , ang kabuuan ng kinetiko at potensyal na enerhiya ng lahat ng mga katawan ng sistema ay nananatiling permanente.

Kung ang mga katawan ay bumubuo closed mechanical system., makipag-ugnay sa isa't isa lamang sa pamamagitan ng mga pwersa at pagkalastiko, ang gawain ng mga pwersa na ito ay katumbas ng pagbabago sa malaking enerhiya na kinuha sa kabaligtarang tanda:

Kaya ngayon

Ang kabuuan ng kinetiko at potensyal na enerhiya ng mga katawan na bumubuo ng isang saradong sistema at nakikipag-ugnayan sa bawat isa sa pamamagitan ng mga pwersa at lakas ng pagkalastiko ay nananatiling hindi nagbabago.

Ang pahayag na ito ay nagpapahayag ang batas ng konserbasyon ng enerhiya sa mekanikal na proseso . Ito ay isang resulta ng mga batas ni Newton. Halaga E.=E. k. +E. p. Tawag kumpletong mekanikal na enerhiya . Ang batas ng konserbasyon ng mekanikal na enerhiya ay ginaganap lamang kapag ang katawan sa isang saradong sistema ay nakikipag-ugnayan sa bawat iba pang mga pwersa ng konserbatibo, iyon ay, sa pamamagitan ng mga pwersa kung saan ang konsepto ng potensyal na enerhiya ay maaaring ipakilala.

Sa anumang pisikal na pakikipag-ugnayan, ang enerhiya ay hindi mangyayari at hindi nawawala, ngunit lumiliko lamang mula sa isang form papunta sa isa pa.

b. Isinasaalang-alang ang sotthenia.

Hinahanap ang paggalaw ng isang bola na nagba-bounce sa kalan (§ 102), maaari itong matagpuan na pagkatapos ng bawat epekto, ang bola ay tumataas sa isang bahagyang mas maliit kaysa sa bago (Larawan 170), t. e. Ang kumpletong enerhiya ay hindi mananatiling permanente, at unti-unting bumababa; Nangangahulugan ito na ang batas ng konserbasyon ng enerhiya sa form na ito, habang binubuo namin ito, ay sinusunod sa kasong ito lamang ng humigit-kumulang. Ang dahilan dito ay lumitaw ang mga pwersa ng alitan sa karanasang ito: ang paglaban ng hangin kung saan ang bola ay gumagalaw, at panloob na alitan sa materyal mismo at mga plato. Sa pangkalahatan, sa pagkakaroon ng alitan, ang batas ng konserbasyon ng mekanikal na enerhiya ay palaging nabalisa at ang kabuuan ng mga potensyal at kinetiko energies ng mga katawan ay bumababa. Sa kapinsalaan ng pagkawala ng enerhiya at trabaho laban sa mga pwersa ng alitan 1) ay ginanap.

Pagbawas ng taas ng bola tumalbog pagkatapos ng maraming mga reflection mula sa kalan.

Halimbawa, kapag ang katawan ay bumaba mula sa isang mataas na taas ng katawan, dahil sa pagkilos ng pagtaas ng lakas ng daluyan ng pagtutol, ito ay madaling maging pare-pareho (§ 68); Ang kinetiko na enerhiya ng katawan ay huminto upang baguhin, ngunit ang kanyang potensyal na enerhiya Ang pagtaas ng lupa ay bumababa. Ang trabaho laban sa lakas ng paglaban ng hangin ay gumagawa ng kapangyarihan ng gravity dahil sa potensyal na enerhiya ng katawan. Kahit na mayroong ilang kinetiko na enerhiya sa nakapalibot na hangin, ngunit ito ay mas mababa kaysa sa pagkawala ng potensyal na enerhiya ng katawan, at nangangahulugan ito na ang kabuuang enerhiya ng makina ay bumababa.

Ang pagtatrabaho laban sa mga pwersa ng alitan ay maaaring isagawa sa kapinsalaan ng kinetiko na enerhiya. Halimbawa, kapag nagmamaneho ng isang bangka, na itinulak mula sa baybayin ng lawa, ang potensyal na enerhiya ng bangka ay nananatiling pare-pareho, ngunit dahil sa paglaban ng tubig, ang bilis ng paggalaw ng bangka ay bumababa, iyon ay, ang kinetic energy nito, at Ang isang pagtaas sa kinetic water ng tubig, na sinusunod sa parehong oras, mas mababa kaysa sa kinetic bawasan enerhiya bangka.

Gayundin, ang mga pwersa ng pagkikiskisan sa pagitan ng mga solidong katawan ay kumilos. Halimbawa, ang bilis na nagdadala ng kargamento ng kargamento mula sa hilig na eroplano, at samakatuwid ang kinetiko nito, mas mababa kaysa sa nakuha niya sa kawalan ng alitan. Maaari mong piliin ang anggulo ng pagkahilig ng eroplano na ang load ay slide nang pantay-pantay. Kasabay nito, ang potensyal na enerhiya nito ay bababa, at ang kinetiko - mananatiling pare-pareho, at ang trabaho laban sa mga puwersa ng alitan ay gagawin dahil sa potensyal na enerhiya.

Sa likas na katangian, ang lahat ng paggalaw (maliban sa mga paggalaw sa ganap na walang bisa, halimbawa, ang mga paggalaw ng mga katawan sa langit) ay sinamahan ng alitan. Samakatuwid, sa mga paggalaw, ang batas ng konserbasyon ng makina enerhiya ay nasira, at ang paglabag na ito ay laging nangyayari sa isang direksyon - sa direksyon ng pagbawas ng kabuuang enerhiya.

"Sa pangkalahatan, may alitan1. Ang batas ng pag-iingat ng mekanikal na enerhiya ay palaging nababagabag ng 2.Sum ng mga potensyal at kinetiko energies ng mga katawan bumababa. "Ang ikalawa ay totoo. Unang - nahulog loadLabanan! Ang batas ay hindi lumabag. Dura lex sed lex.

Ang enerhiya ay isang halaga ng scalar. Sa sistema ng sistema, ang yunit ay isang joule.

Kinetiko at potensyal na enerhiya

Mayroong dalawang uri ng enerhiya - kinetiko at potensyal.

Kahulugan

KINETIC ENERGY. - Ito ang enerhiya na ang katawan ay dahil sa kilusan nito:

Kahulugan

Potensyal na enerhiya - Ito ang enerhiya na tinutukoy ng magkaparehong disposisyon ng mga katawan, pati na rin ang likas na katangian ng mga pwersa ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga katawan na ito.

Ang potensyal na enerhiya sa larangan ng lupa ay ang enerhiya na dulot ng gravitational na pakikipag-ugnayan ng katawan sa lupa. Ito ay tinutukoy ng posisyon ng katawan na may kaugnayan sa lupa at katumbas ng trabaho sa paggalaw ng katawan mula sa posisyon na ito hanggang sa antas ng zero:

Ang potensyal na enerhiya ay ang enerhiya dahil sa pakikipag-ugnayan ng mga bahagi ng katawan sa bawat isa. Ito ay katumbas ng gawain ng panlabas na lakas para sa kahabaan (compression) ng undeformed spring sa pamamagitan ng magnitude:

Ang katawan ay maaaring sabay-sabay na may parehong kinetic at potensyal na enerhiya.

Ang kabuuang mekanikal na enerhiya ng katawan o katawan ng katawan ay katumbas ng kabuuan ng kinetiko at potensyal na enerhiya ng katawan (sistema ng katawan):

Batas ng konserbasyon ng enerhiya

Para sa isang sarado na sistema ng katawan, ang batas ng konserbasyon ng enerhiya ay may bisa:

Sa kaso kapag ang mga panlabas na pwersa kumilos sa katawan (o katawan), halimbawa, ang batas ng konserbasyon ng makina enerhiya ay hindi gumanap. Sa kasong ito, ang pagbabago sa kumpletong mekanikal na enerhiya ng katawan (sistema ng katawan) ay katumbas ng panlabas na pwersa:

Ang batas ng konserbasyon ng enerhiya ay nagbibigay-daan sa iyo upang magtatag ng isang quantitative koneksyon sa pagitan iba't ibang anyo Kilusan ng bagay. Tulad ng, ito ay patas hindi lamang para sa, kundi pati na rin para sa lahat ng mga phenomena ng kalikasan. Ang batas ng konserbasyon ng enerhiya ay nagsasabi na sa enerhiya sa likas na katangian ay hindi maaaring sirain sa parehong paraan bilang paglikha mula sa wala.

Sa pinaka-pangkalahatang anyo, ang batas ng konserbasyon ng enerhiya ay maaaring mabuo tulad ng sumusunod:

• ang enerhiya sa kalikasan ay hindi nawawala at hindi muling nilikha, ngunit lumiliko lamang mula sa isang species sa isa pa.

Mga halimbawa ng paglutas ng mga problema

Halimbawa 1.

Halimbawa 2.

Ang mga batas ba ng konserbasyon ay kilala sa iyo? // kvant. - 1987. - № 5. - P. 32-33.

Ayon sa isang espesyal na kasunduan sa board ng editoryal at ang mga editor ng magazine na "Kvant"

Ang mga bagay ay hindi maaaring malikha mula sa wala o hindi
Kapag ang pagkakaroon ng arisen muli upang makipag-ugnay walang ...
Lucretia car. "Sa likas na katangian ng mga bagay"

Ang pag-unlad ng pisika ay sinamahan ng pagtatatag ng iba't ibang mga batas sa pag-iingat na tumututol na sa ilang mga sistema, ang ilang mga halaga ay hindi maaaring mangyari o mawala. Ang mga ideya na umiiral na mga batas, ay lumitaw sa kalaliman ng mga siglo: ang pag-loop, na ibinigay sa epigraph ay nagpapakita pa rin ng mga antigong sulyap. Ngayon, maraming mga naturang batas ang kilala sa physicists, ang ilan sa mga ito ay pamilyar at ikaw ang mga batas ng pagpapanatili ng momentum, enerhiya, singil. Ang karagdagang pag-aaral ng pisika ay magbibigay-daan sa iyo upang malaman na may mga hindi pangkaraniwang batas ng konserbasyon, halimbawa, oddity, parity at kagandahan. Ngunit bago - gagana kami sa mga dapat mong malaman na rin.

Mga tanong at layunin

1. Maaari bang baguhin ang kinetic energy ng katawan kung ang katawan ay hindi kumilos sa katawan?
2. Maaari bang manatiling hindi nagbabago ang kinetic energy ng katawan kung ang mga nagresultang pwersa na naka-attach sa katawan ay mahusay mula sa zero?
3. Kapag ang de-koryenteng paglipat ng singil mula sa isang punto electric Field. Ay hindi sinamahan ng isang pagbabago sa enerhiya?
4. Anong mga uri ng enerhiya ang lumiliko ang lakas ng liwanag na bumabagsak sa epekto ng potose?
5. Paano ang cosmonaut na hindi nauugnay sa barko ay maaaring bumalik sa barko?
6. Ang buong salpok ng isang mahusay na nakasentro flywheel ay depende sa dalas ng pag-ikot nito?
7. Sa isang napakalaking homogenous silindro, na maaaring paikutin nang walang alitan sa paligid ng pahalang na aksis, ang bullet ay bumaba nang pahalang sa bilis υ At pagkatapos ng pagpindot sa silindro ay bumaba sa troli. Kung ang bilis ng cart ay nakasalalay, na kung saan ito ay nakakuha pagkatapos ng suntok ng bala, kung saan ang bullet ay pindutin kung saan bahagi ng silindro?

   

8. Pag-alis ng photon, binabago ng gas atom ang salpok nito. Bakit hindi maiiwasan ang pagbabagong ito?
9. Sa proseso ng annihlation ng elektron at ang positron, ang isang gamma quantum ay hindi kailanman nangyayari. Alin sa mga batas sa konserbasyon ang ipinakita sa katotohanang ito?
10. Ang metal plate na sisingilin sa ilalim ng pagkilos ng X-ray. Ano ang sign ng singil?
11. Na may annihlation ng isang elektron na may positron, ang gamma quanta ay nabuo; Gayunpaman, hindi ito nangyayari sa isang pulong ng dalawang elektron o dalawang positron. Ano ang epekto ng batas ng pangangalaga?

Mikropolohiya

Kumpleto mula sa feed na nakatigil sa unang bangka sa kanyang ilong. Bakit ang bangka ay ililipat sa tapat na direksyon?

Ito ay kakaiba na ...

Kadalasan ang ilang mga batas sa konserbasyon ay may bisa lamang kapag naglalarawan limitadong bilog phenomena. Kaya, kapag nag-aaral ng mga reaksiyong kemikal, maaari itong isaalang-alang na ang masa ay pinananatili, gayunpaman, sa mga reaksiyong nukleyar, ang paggamit ng naturang batas ay mali, dahil, halimbawa, ang masa ng mga produkto ng uranium ay mas mababa kaysa sa masa ng unang halaga ng uranium.

Kung ang batas ng pagpapanatili ng singil ay hindi isang ganap na tumpak na batas ng kalikasan, ang elektron ay mapupuno, halimbawa, sa neutrino at poton. Ang paghahanap para sa naturang disintegrations, gayunpaman, ay hindi nakoronahan ng tagumpay at nagpakita na ang isang elektron na buhay ay hindi bababa sa 10 21 taon. (Ang edad ng uniberso ay tinatantya ngayon ng mga siyentipiko sa 10 10 taon.)

Ito ay ang batas ng pag-save ng singil na iminungkahi ni J. Maxwell ang ideya ng posibleng paglitaw ng isang magnetic field bilang resulta ng pagbabago ng electric field. Ang pagpapaunlad ng ideyang ito ay humantong kay Maxwell sa hula ng pana-panahong mga proseso ng electromagnetic na nagpapalaganap sa espasyo. Ang kinakalkula na halaga ng rate ng pagpapalaganap ay eksaktong katumbas ng dati na nasusukat na bilis ng liwanag.