Закон сохранения общей энергии

08.02.2022

Тема «Кинетическая энергия. Закон сохранения энергии»

Урок объяснения нового материала

Ознакомиться с новым материалом:

Исторические предпосылки закона сохранения энергии.

При освещении вопроса энергии естественно следовать историческому ходу событий. Следует отметить, что понятие работы сложилось раньше, чем понятие энергии. Поэтому вначале формируется понятие работы, затем устанавливается, что всякая работа имеет определенный энергетический эффект: работа ускоряющей силы приводит к возникновению равного количества — кинетической энергии, работа против силы тяготения или упругости приводит к появлению потенциальной энергии.

Записываем в тетради:

Закон сохранения энергии имеет очень сложную историю:

На первых этапах физики открывали отдельные следствия закона сохранения энергии, не подозревая о существовании общего закона.
Первым следствием был закон рычага, который можно сформулировать так: произведение силы на расстояние, пройденное точкой приложения силы, есть величина постоянная. Это было известно еще Архимеду. Следующий шаг был сделан Галилеем, который во время своих опытов с падением тел по наклонной плоскости обнаружил, что скорость тела у основания наклонной плоскости зависит лишь от высоты, с которой падает тело.
Это поразительное открытие заинтересовало Галилея, и он поставил задачу исследовать, существует ли независимость скорости от длины пути для криволинейных форм пути. Исследования проводились на маятнике. ( Демонстрация на маятнике Галилея зависимости конечной высоты тела только от начальной высоты.)

Потом были Гюйгенс, Лейбниц, Бернулли и Гейльмгольц, который ввел понятие кинетической (живая сила) и потенциальной (количество сил напряжения) энергии, а закон сохранения энергии он представлял в двух формах.

Закон сохранения энергии.

Закон сохранения полной механической энергии.

Рассмотрим пример: (В системе действуют только силы тяготения и упругости)

Т ело массой m поднято на высоту h над поверхностью Земли обладает потенциальной энергией Еp. Тело начинает падать и так как высота уменьшается, то и потенциальная энергия тоже уменьшается на величину равной работе силы тяжести по перемещению тела.

С другой стороны эта работа равна изменению кинетической энергии Tак как у тела увеличивается скорость v, а значит увеличивается кинетическая энергия Ek. Значит насколько

E_k

E _п

E _р =mgh

E_k=mv²/2 E_k=mv²/2

E_k + E _р = mv²/2+ mgh _а

уменьшилась потенциальная энергия настолько же увеличилась кинетическая энергия.

h ↓ → E_p ↓ v ↑ → E_k ↑

В замкнутой системе полная механическая энергия не изменяется. Происходит лишь переход потенциальной энергии в кинетическую и наоборот.

Или

Изменение суммы кинетической и потенциальной энергии системы равна нулю.

Закон сохранения общей энергии

Если в системе действуют кроме сил тяготения и упругости, другие силы: силы трения или внешние силы, например, сила тяги, то полная механическая энергия системы может изменяться.

Изменение полной механической энергии системы происходит за счет работы внешних сил и работы системы против сил сопротивления.

За счет сил трения уменьшается кинетическая энергия, а значит и полная энергия убывает. За счет уменьшения полной энергии уменьшается и потенциальная энергия. Наглядно это можно увидеть на примере колебаний маятника Максвелла: за счет сил сопротивления уменьшается максимальная высота его подъема.

Демонстрация маятника Максвелла.

Дата добавления: 2022-06-11; просмотров: 152; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!