Читайте также:
|
Потенциальную энергию имеют не только поднятые тела. Рассмотрим работу, совершаемую силой упругости при деформации пружины.
Сила упругости меняется от Fупр = kx0 до Fупр = kx
Средняя сила упругости Fупр.ср = = (x0 + x)
Направление средней силы упругости 
и перемещения 
совпадают
Работа силы упругости зависит только от начального и конечного положений.
Это значит, что сила упругости - потенциальна.
Aупр = (x0 + x)∆x = (x0 + x)(x0 - x) = -
Потенциальная энергия пружины (упругодеформированного тела)
Ep =
x – удлинение или сжатие тела (пружины)
k – жесткость тела (пружины)
Начало отсчета соответствует нерастянутой пружине, удлинение которой x=0
Потенциальная энергия упругодеформированной пружины равна работе силы упругости при переходе пружины из деформированного состояния в недеформированное.
Потенциальная энергия упругодеформированной (сжатой или растянутой) пружины зависит от степени ее деформации.
Важной характеристикой потенциальной энергии является то, что тело не может обладать ею, не взаимодействуя с другими телами.
Потенциальная энергия характеризует взаимодействующие тела, кинетическая – движущиеся. И та, и другая возникают в результате взаимодействия тел.
Если тела взаимодействую между собой только силами тяготения и силами упругости, и никакие внешние силы на них не действуют (или же их равнодействующая равна нулю), то при любых взаимодействиях тел работа сил упругости или сил тяготения равна изменению потенциальной энергии, взятой с противоположным знаком.
В то же время, по теореме о кинетической энергии (изменение кинетической энергии тела равно работе внешних сил) работа тех же сил равна изменению кинетической энергии:
ÞEk1+Ep1 = Ek2 +Ep2
Из этого равенства следует, что сумма кинетической и потенциальной энергий тел, составляющих замкнутую систему и взаимодействующих между собой силами тяготения и упругости, остается постоянной.
Сумма кинетической и потенциальной энергий тел называется полной механической энергией.
Полная механическая энергия замкнутой системы тел, взаимодействующих между собой силами тяготения и упругости, остается неизменной.
Работа сил тяготения и упругости равна, с одной стороны, увеличению кинетической энергии, а с другой – уменьшению потенциальной, то есть работа равна энергии, превратившейся из одного вида в другой
ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ В МЕХАНИКЕ (уч.10кл. стр.148-152, 153-157)
Полная механическая энергия. Определение. Формула
Закон изменения полной механической энергии системы
Определение консервативной механической системы
Закон сохранения механической энергии. Формула
Область применения закона сохранения энергии
Взаимное превращение потенциальной и кинетической энергий. Примеры перехода
Полная механическая энергия системы – сумма ее кинетической и потенциальной энергий
E = Ek + Ep
Закон изменения механической энергии
Изменение механической энергии системы равна работе всех непотенциальных сил
(Ek + Ep) - (Ek0 + Ep0) = Anp
Левая часть – изменение полной механической энергии системы, правая – работа непотенциальных сил.
Консервативная система – механическая система, в которой действуют только потенциальные силы
В такой системе Anp=0
Закон сохранения механической энергии:
В замкнутой консервативной системе полная механическая энергия сохраняется (не изменяется со временем)
Ek + Ep = Ek0 + Ep0
Полная механическая энергия сохраняется и для микрочастиц, для которых законы Ньютона не применимы.
Закон сохранения механической энергии является следствием однородности времени.
Однородность времени состоит в том, что при одинаковых начальных условиях протекание физических процессов не зависит от того, в какой момент времени эти условия созданы.
Справедливость закона сохранения энергии подтверждается экспериментально с высокой точностью
Потенциальная энергия консервативной системы не может изменяться во времени при неизменной конфигурации системы.
Закон сохранения полной механической энергии системы предполагает взаимное превращение кинетической энергии в потенциальную и обратно в равных количествах. При этом полная энергия системы остается постоянной.
(Пример – подбрасывание шарика)
Потенциальная энергия зависит от положения тел.
Кинетическая энергия определяется скоростью тел.
Важной характеристикой потенциальной энергии является то, что тело не может обладать ею, не взаимодействуя с другими телами.
Потенциальная энергия характеризует взаимодействующие тела, кинетическая – движущиеся. И та, и другая возникают в результате взаимодействия тел.
Кинетическая энергия всегда положительна, а потенциальная может быть отрицательной, в зависимости от выбора «нуля» отсчета.
ПРОСТЫЕ МЕХАНИЗМЫ (уч.7кл.стр.136-150)
Простые механизмы
Наклонная плоскость
Рычаг
Момент силы
Правило моментов (для рычага)
Блок
Соблюдение закона сохранения энергии в простых механизмах
«Золотое правило механики»
Приспособления, служащие для преобразования силы, называют механизмами.
К простым механизмам относят:
- наклонная плоскость и ее разновидности – клин, винт
- рычаг
- блок, ворот
В большинстве случаев простые механизмы применяются для увеличения силы, действующей на тело.
Простые механизмы входят в состав практически всех машин и механизмов.
Наклонная плоскость применяется для того, чтобы тело большой массы можно было переместить действием силы, значительно меньшей веса тела. Если угол наклонной плоскости равен a, то для перемещения тела вдоль плоскости необходимо применить силу, равную mg sin(a) + m mg cos(a).
Отношение этой силы к весу тела при пренебрежении силой трения равно синусу угла наклона плоскости.
Но при выигрыше в силе нет выигрыша в работе, т.к. путь увеличивается в 1/sin(a)раз. Этот результат является следствием закона сохранения энергии, так как работа силы тяжести не зависит от траектории подъема тела.
Рычаг
Рычаг представляет собой твердое тело, которое может вращаться вокруг неподвижной опоры.
А, В – точки приложения сил
О – ось вращения рычага, точка опоры.
Обе силы, действующие на рычаг направлены в одну сторону.
Кратчайшее расстояние между точкой опоры и прямой, вдоль которой действует на рычаг сила, называется плечом силы.
Чтобы найти плечо силы, надо из точки опоры опустить перпендикуляр на линию действия силы.
Длина этого перпендикуляра и будет плечом силы.
Рычаг находится в равновесии, если момент сил, вращающий его по часовой стрелке равен моменту ил, вращающих рычаг против часовой стрелки.
Дата добавления: 2015-11-14; просмотров: 269 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
| Закон сохранения импульса | | | Правило равновесия рычага |