Потенциальная энергия. Консервативные и неконсервативные силы.



Потенциальная энергия —скалярная физическая величина, представляющая собой часть полной механической энергии системы, находящейся в поле консервативных сил. Потенциальная энергия определяется взаимным положением тел (например, положением тела относительно поверхности Земли). Понятие потенциальной энергии можно ввести только для сил, работа которых не зависит от траектории движения и определяется только начальным и конечным положениями тела.  (P.S.: (простыми словами)- это вид энергии, которой обладает тело, благодаря его положению на определенной высоте в гравитационном поле Земли. Потенциальной энергией также является энергия, запасенная в такой системе, как сжатая пружина, или в колеблющейся системе, например, в маятнике).

 Единицей измерения энергии является джоуль.

Wп= Gh= mgh, где

Wп — Потенциальная энергия тела, энергия положения (Джоуль),
G — гравитационная сила (Ньютон),
m — масса тела (кг),
h — высота на которую поднято тело (метр)
g — ускорение свободного падения= 9.81 (м/c2)

В физике консервати́вные си́лы (потенциальные силы) — это силы, работа которых не зависит от вида траектории, точки приложения этих сил и закона их движения, и определяется только начальным и конечным положением этой точки. Равносильным определением является и следующее: консервативные силы — это такие силы, работа которых по любой замкнутой траектории равна 0.

 A 1a2 = A 1b2 = A 1l2 = A 12

Примерами консервативных сил являются: сила тяжести, сила упругости, сила кулоновского (электростатического) взаимодействия. Если в системе действуют только консервативные силы, то механическая энергия системы сохраняется. Консервативная сила всегда направлена в сторону уменьшения потенциальной энергии.

Неконсервативные силы - силы, работа которых зависит от траектории движения тела. Работа неконсервативных сил, в отличие от консервативных, зависит от формы пути. Неконсервативные силы могут совершать как положительную, так и отрицательную работу(не равняются нулю). К неконсервативным силам, совершающим отрицательную работу, относятся, например, силы трения и сопротивления при движении тела в жидкости или газе. Это обусловлено тем, что направление действия этих сил и направление перемещения тела противоположны.

 

10 Закон сохранения механической энергии

Механическая энергия консервативной механической системы сохраняется во времени. Проще говоря, при отсутствии диссипативных сил (например, сил трения) механическая энергия не возникает из ничего и не может никуда исчезнуть.
Для замкнутой системы физических тел, например, справедливо равенство
Ek1 + Ep1 = Ek2 + Ep2,
где Ek1, Ep1 — кинетическая и потенциальная энергии системы какого-либо взаимодействия, Ek2, Ep2 — соответствующие энергии после.
Закон сохранения энергии — это интегральный закон. Это значит, что он складывается из действия дифференциальных законов и является свойством их совокупного действия.Формулировка закона сохранения механической энергии.

Полная механическая энергия, т.е. сумма потенциальной и кинетической энергии тела, остается постоянной, если действуют только силы упругости и тяготения и отсутствуют силы трения.Энергия, в самом общем понимании, является одной из функций состояния тела. Состояние тела определяется его массой, положением относительно других тел, скоростью и другими параметрами.

Чтобы изменилась кинетическая или потенциальная энергия тела, какой-то силой должна быть совершена работа: A = E2E1.

Рассмотрим изолированную систему, в которой телам предоставлена возможность двигаться под действием внутренних сил. В качестве простейшего примера возьмем свободно падающее тело. На высоте h1 тело обладает и кинетической, и потенциальной энергией. При перемещении на высоту h2 сила тяжести совершает работу, равную Вся эта работа идет на изменение кинетической энергии тела:

Так как равны левые части записанных уравнений, равны и правые части:

После перегруппировки членов полученного уравнения, имеем:

Сумма потенциальной и кинетической энергии системы тел называется полной механической энергией системы: W = Ek + Ep.

Согласно полученному выражению, в изолированной системе тел полная механическая энергия остается постоянной, в системе могут лишь происходить превращения энергии из одного вида в другой.

 


Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 1920; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:






Мы поможем в написании ваших работ!